KR101273118B1 - 2중구조의 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2중구조의 다관절 로봇에 관한 것으로, 서로 크기가 다른 대형 및 소형의 다관절 로봇을 결합하여 넓은 작업영역을 가짐과 동시에 작업의 정밀도도 향상시켜 주는 2중구조의 다관절 로봇을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 베이스와, 상기 베이스에 회전가능하도록 설치되는 제1암과, 상기 제1암의 단부에 회동되도록 설치되는 제2암과, 상기 제2암의 단부에 회동되도록 설치되는 제3암과, 상기 제3암에 회전하도록 설치되고 단부에 회전체가 구비되는 손목부로 이루어진 다관절 로봇에 있어서; 상기 손목부의 회전체에 설치되는 안치부; 상기 안치부에 설치되되, 상기 다관절 로봇장치 보다 그 크기가 작게 형성되어 정밀한 가공작업이 가능하도록 하는 보조 다관절 로봇; 을 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 요지로 한다.

대형 다관절 로봇, 보조 다관절 로봇, 안치부, 용접토치, 작업범위, 정밀도

Description

2중구조의 다관절 로봇{apparatus using dual articulated robot arms}

도 1 은 본 발명에 있어 서로 크기가 다른 2대의 다관절로봇 결합구조를 나타낸 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 대형 다관절 로봇　　 (11) : 베이스

(12) : 제1암　　　　　　　　　　　　　 (13) : 제2암

(14) : 제3암　　　　　　　　　　　　　 (15) : 손목부

(16) : 회전체　　　　　　　　　　　　 (20) : 안치부

(30) : 보조 다관절 로봇　　 (31) : 베이스

(32) : 제1암　　　　　　　　　　　　　 (33) : 제2암

(34) : 제3암　　　　　　　　　　　　　 (35) : 손목부

(36) : 회전체　　　　　　　　　　　　 (37) : 용접토치

본 발명은 2중구조의 다관절 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업범위 가 넓은 대형 다관절 로봇의 끝단에 상기 대형 다관절 로봇보다 작은 크기의 보조 다관절 로봇을 더 설치하여 대형 다관절 로봇이 작업하지 못하는 좁은 부위나 정밀도가 필요한 부분의 작업이 가능하도록 하는 2중구조의 다관절 로봇을 제공함에 있다.

통상의 다관절로봇은 다양한 기계 구성요소의 생산에 있어서 다양한 가공작업을 수행하기 위해 여러 가지 형태로 존재한다. 이러한 다관절 로봇은 제어부에 의해 3차원 가공물의 외형을 따라 소정의 경로를 추종하도록 프로그램되며 이렇게 프로그램되어 가공물을 용접하거나 결합하는 작업을 수행한다.

상기와 같은 다관절로봇은 다양한 크기 및 형태의 작업부재를 가공하기 위하여 다양한 크기로 제조되어 사용되고 있다.

상기 다양한 크기의 다관절로봇 중 대형화된 다관절로봇은 그 작업영역은 크지만 부재를 가공하기 위한 위치정밀도가 매우 떨어지는 문제점이 있다.

한편 정밀을 요구하는 작업을 수행할 수 있도록 소형화된 다관절로봇은 정밀도는 높지만 작업영역이 작아 대형의 구조물에 대한 작업을 수행하기 힘든 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로, 서로 크기가 다른 대형 및 소형의 다관절 로봇을 결합하여 넓은 작업영역을 가짐과 동시에 작업의 정밀도도 향상시켜 주는 2중구조의 다관절 로봇을을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 베이스와, 상기 베이스에 회전가능하도록 설치되는 제1암과, 상기 제1암의 단부에 회동되도록 설치되는 제2암과, 상기 제2암의 단부에 회동되도록 설치되는 제3암과, 상기 제3암에 회전하도록 설치되고 단부에 회전체가 구비되는 손목부로 이루어진 다관절 로봇에 있어서; 상기 손목부의 회전체에 설치되는 안치부; 상기 안치부에 설치되되, 상기 다관절 로봇장치 보다 그 크기가 작게 형성되어 정밀한 가공작업이 가능하도록 하는 보조 다관절 로봇; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2중구조의 다관절 로봇.

이하, 본 발명에 대하여 구성 및 작용을 첨부도면과 연계하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 있어 서로 크기가 다른 2대의 다관절로봇 결합구조를 나타낸 예시도로서, 도면에서와 같이 본 발명은 작업장 내에서 슬라이딩이 가능하도록 설치되어 넓은 작업 영역을 구비하는 대형 다관절 로봇(10)과, 상기 대형 다관절 로봇(10)의 단부에 설치되는 안치부(20)와, 상기 안치부(20)에 설치되어 정밀한 작업이 가능하도록 하는 보조 다관절 로봇(30)으로 구성된다.

종래에는 2대의 다관절로봇을 결합한 시스템의 적용에 크게 2개의 문제가 있 었다. 첫번째는 2대의 로봇을 각각 교시해 주어야 하기 때문에 교시에 많은 시간이 소요되는 것인데, 이는 최근 컴퓨터의 발전으로 2대의 다관절로봇이 결합된 시스템과 작업할 대상을 컴퓨터에서 3차원으로 형상화하여 오프라인으로 교시가 가능하게 되었다. 두번째는 2대의 다관절로봇이 결합됨에 따라 증폭되는 위치 오차에 의한 것이다. 대형 다관절 로봇(10)의 위치 오차와 보조 다관절 로봇(30)의 위치 오차가 합쳐져 큰 오차를 발생시키게 된다. 증폭된 오차는 최근 개발된 로봇용 센서들의 적용으로 해결이 가능해졌다. 예를 들어 아크 용접 로봇의 경우 터치센싱이나 비전센싱을 통해 용접 시작부를 찾아내어 용접을 수행한다. 이러한 센서를 활용하게 될 경우 2대의 다관절로봇의 오차 합으로 발생되는 증폭된 오차는 작업에 문제가 되지 않는다. 단, 용접시작점 추출이나 용접선 추적 등의 기능을 보장하기 위해서는 용접 작업 중에는 대형 다관절 로봇(10)은 움직이지 않고, 보조 다관절 로봇(30)만으로 동작을 수행하여야 한다.

아크 용접용으로 사용되는 로봇은 로봇의 위치 정도의 문제로 가반 중량 50kg 이하의 소형 로봇을 사용한다. 가반중량이 200kg 이상인 대형 로봇은 아크 용접에는 사용할 수 없으며, 대상물 이동 등의 핸들링 로봇으로 사용되며, 이는 현재 로봇을 제작, 판매하는 대부분의 업체의 공통적인 경향이다. 본 발명에서 제시하는 대형 다관절 로봇(10)은 가반중량 200kg 이상의 대형 로봇이며, 보조 다관절 로봇(30)은 가반중량 50kg 이하의 소형 로봇이다.

상기 대형 다관절 로봇(10)은 작업장의 바닥면에 슬라이딩 가능하도록 설치되는 베이스(11)와, 상기 베이스(11)의 상부에 수평방향으로 회동가능하도록 설치되는 제1암(12)과, 상기 제1암(12)에 회동되도록 설치되는 제2암(13)과, 상기 제2암(13)에 회동되도록 설치되는 제3암(14)과, 상기 제3암(14)에 회동가능하도록 결합되고 단부에 원주방향으로 회전되는 회전체(16)가 구비되는 손목부(15)로 구성된다.

상기 안치부(20)는 대형 다관절 로봇(10)의 끝단에 부착되어 있다. 또한 이 안치부(20)에 보조 다관절 로봇(30)이 탑재된다. 이 안치부에서 2대의 로봇 사이에 상대적 위치 오차가 발생될 경우 보조 다관절 로봇(30)의 끝단에서 큰 오차를 유발시키게 되므로 부착 부분의 정밀도는 아주 중요하며, 이를 위한 보정 방법이 있어야 한다. 보조 다관절 로봇은 4개의 볼트로 고정되는 구조이며, 탑재시 볼트홀의 가공정도에 따라 오차가 발생될 수 있다. 이를 보정하기 위해서 대형 다관절 로봇(10)의 끝단의 회전체(16) 부분에 기준이 되는 포인터들을 이용한다. 회전체(16)의 둘레에는 3개 이상의 포인터가 펀칭되어 있으며, 대형 다관절 로봇(10)이 기준 자세로 있는 상태에서 보조 다관절 로봇(30)을 움직여 회전체(16)에 있는 포인터들에 정확히 맞춘 후 각각 저장한다. 로봇의 교체 또는 수리를 위해 보조 다관절 로봇(30)을 안치부에서 분리한 후 다시 탑재하는 경우 저장된 포인트를 이용해서 로봇의 탑재 오차를 판단할 수 있게 된다.

상기 보조 다관절 로봇(30)은 상기 대형 다관절 로봇(10)에 설치되는 안치부(20)에 결합되는 것으로 대형 다관절 로봇(10)에 비하여 크기가 작은 5~50kg 의 무게를 가지는 것이다. 이는 대형 다관절 로봇(10)의 이동이나 작업에 대한 부하가 발생되지 않도록 매우 가볍고 크기가 작게 형성되는 것이다.

이와 같은 보조 다관절 로봇(30)은 상기 안치부(20)에 설치되는 베이스(31)와, 상기 베이스(31)의 상부에 수평방향으로 회동가능하도록 설치되는 제1암(32)과, 상기 제1암(32)에 회동되도록 설치되는 제2암(33)과, 상기 제2암(33)에 회동되도록 설치되는 제3암(34)과, 상기 제3암(34)에 회동가능하도록 결합되고 단부에 원주방향으로 회전되는 회전체(36)가 구비되는 손목부(35)로 구성된다.

상기 대형 다관절 로봇(10)과 보조 다관절 로봇(30)의 회전체(16)(36)에는 용접작업 가능하도록 하는 용접토치나, 또는 작업물품의 취부가 가능한 취부수단 등이 설치되는 것으로, 본 발명의 대형 다관절 로봇(10)은 보조 다관절 로봇(30)이 설치될 수 있도록 상기 안치부(20)가 설치되고, 보조 다관절 로봇(30)에는 정밀한 용접이 가능하도록 용접토치(37)가 설치된다.

대형 다관절 로봇(10)과 보조 다관절 로봇(30)은 각각 별도의 제어장치에 의해 제어 된다. 또한 각각 별도의 로봇 프로그램으로 동작하게 된다. 각 제어장치의 동작과 작업의 순서는 다음과 같다. 먼저 대형 다관절 로봇(10)이 동작하여 작업할 위치로 이동한다. 이동이 완료되면 대형 다관절 로봇(10)의 제어장치는 보조 다관절 로봇(30)의 제어장치로 디지털 신호를 출력한 후 대기한다. 보조 다관절 로봇(30)은 신호를 대기하다가 신호가 입력되면 정해진 작업을 수행한다. 즉, 터치센싱 및 용접 등의 작업을 수행한다. 보조 다관절 로봇(30)의 작업이 완료되면 보조 다관절 로봇(30)의 제어장치는 대형 다관절 로봇(10)의 제어장치로 디지털 신호를 출력한다. 대기하고 있던 대형 다관절 로봇(10)은 이 디지털 신호를 입력 받게 되면 프로그램의 다음 스템을 실행하여 다음 작업 위치로의 이동하게 된다. 이러한 디지털 신호 입출력을 통해 2대의 로봇은 각각 자신이 할 작업을 완료하고 작업을 넘겨주는 릴레이 방식으로 전체 작업이 이루어 지게 된다.

이와 같은 본 발명은 대형 다관절 로봇(10)이 작업장에서 이동하여 작업부재에 가까이 위치한 후 보조 다관절 로봇(30)을 작동하여 용접하고자 하는 위치에 정밀한 용접을 수행하도록 구성되는 것이다. 아울러 상기 보조 다관절 로봇(30)의 회전체(36)에 용접토치(37)를 제거하고 결합수단(도시없음), 조임수단(도시없음), 취부수단(도시없음) 등을 설치하여 정밀하고 다양한 작업이 가능하도록 할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는, 작업장상에서 슬라이딩 가능하도록 설치되어 작업영역이 넓은 대형 다관절 로봇의 끝단에 정밀한 작업이 가능한 보조 다관절 로봇을 설치함으로써, 작업영역이 넓어질 뿐만 아니라 작업의 세밀함 및 정밀성 까지 향상되도록 하는 매우 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 베이스(11)와, 상기 베이스(11)에 회전가능하도록 설치되는 제1암(12)과, 상기 제1암(12)의 단부에 회동되도록 설치되는 제2암(13)과, 상기 제2암(13)의 단부에 회동되도록 설치되는 제3암(14)과, 상기 제3암(14)에 회전하도록 설치되고 단부에 회전체(16)가 구비되는 손목부(15)로 이루어진 다관절 로봇에 있어서;

   상기 손목부(15)의 회전체(16)에 설치되는 안치부(20);

   상기 안치부(20)에 설치되는 베이스(31)와, 상기 베이스(31)의 상부에 수평방향으로 회동가능하도록 설치되는 제1암(32)과, 상기 제1암(32)에 회동되도록 설치되는 제2암(33)과, 상기 제2암(33)에 회동되도록 설치되는 제3암(34)과, 상기 제3암(34)에 회동가능하도록 결합되고 단부에 원주방향으로 회전되는 회전체(36)가 구비되는 손목부(35)로 이루어지고 상기 다관절 로봇보다 그 크기가 작게 형성되어 정밀한 가공작업이 가능하도록 하는 보조 다관절 로봇(30);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2중구조의 다관절 로봇.

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