KR101717682B1 - 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 형태는 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 플렉서블 보드를 프레임 장착된 기판의 조립 단자에 장착하기 위한 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 로봇은, 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착하기 위한 로봇으로서, 상기 플렉서블 보드를 흡착하기 위한 흡착부; 상기 조립 단자의 개폐를 제어하는 고정 스위치를 조절하여 상기 조립 단자를 열린 상태로 전환시키는 제1 고정 스위치 조절부; 상기 고정 스위치를 조절하여 상기 조립 단자를 닫힌 상태로 전환시키는 제2 고정 스위치 조절부; 및 상기 흡착부가 장착되는 베이스;를 포함하고, 상기 제2 고정 스위치 조절부는, 상기 흡착부에 장착되고, 상기 베이스를 기준으로 앞뒤로 왕복운동하고, 상기 제2 고정 스위치 조절부가 상기 베이스를 기준으로 앞으로 운동하면, 상기 조립 단자가 상기 닫힌 상태로 전환된다.

Description

플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법{ROBOT FOR INSTALLING FLEXIBLE BO AND METHOD CONTROLLING THE SAME}

본 발명의 실시 형태는 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 플렉서블 보드를 프레임 장착된 기판의 조립 단자에 장착하기 위한 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법에 관한 것이다.

종래에는 스마트폰이나 태블릿 PC와 같은 단말기 내부에 장착되는 플렉서블 보드를 작업자가 컨베이어를 타고 이송되는 기판의 조립 단자에 일일이 수작업으로 장착하고 있었다.

이러한 방법은 작업자가 직접 손으로 일일이 조립하기 때문에, 플렉서블 보드가 기판의 조립 단자에 정확하게 조립되지 않는 불량이 발생하고, 작업자에 대한 인건비 및 작업시간의 증가와 더불어 생산효율이 떨어지고 전체적인 작업효율이 저하되는 단점이 있었다. 특히, 조립되어야 하는 플렉서블 보드의 개수가 대량인 경우, 불량을 검사하는 것에도 적지 않은 비용이 들기 때문에, 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착할 때부터 정확하게 조립하는 것이 무엇보다 중요하다.

작업자에 의한 상술한 문제점을 해결하기 위해, 산업용 로봇을 사용하여 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착할 수 있다. 하지만, 산업용 로봇을 사용한다고 하더라도 조립 불량이 발생할 수 있는바, 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 정확하고 안정적으로 조립시킬 수 있는 로봇과 그 제어 방법이 필요한 실정이다.

대한민국공개특허 제2014-0000500호 (공개일 2014.01.03)

본 발명의 실시 형태는 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 정확하고 정밀하게 장착시킬 수 있는 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 형태에 따른 로봇은, 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착하기 위한 로봇으로서, 상기 플렉서블 보드를 흡착하기 위한 흡착부; 상기 조립 단자의 개폐를 제어하는 고정 스위치를 조절하여 상기 조립 단자를 열린 상태로 전환시키는 제1 고정 스위치 조절부; 및 상기 고정 스위치를 조절하여 상기 조립 단자를 닫힌 상태로 전환시키는 제2 고정 스위치 조절부;를 포함한다.

여기서, 상기 흡착부가 장착되는 베이스를 더 포함하고, 상기 제1 고정 스위치 조절부는, 상기 베이스의 일 측에 장착되고, 상기 베이스를 기준으로 상하로 왕복운동하고, 상기 제1 고정 스위치 조절부가 상기 베이스를 기준으로 아래로 운동하면, 상기 제1 고정 스위치 조절부는 상기 조립 단자를 상기 열린 상태로 전환시킬 수 있다.

여기서, 상기 흡착부가 장착되는 베이스를 더 포함하고, 상기 제2 고정 스위치 조절부는, 상기 흡착부에 장착되고, 상기 베이스를 기준으로 앞뒤로 왕복운동하고, 상기 제2 고정 스위치 조절부가 상기 베이스를 기준으로 앞으로 운동하면, 상기 조립 단자가 상기 닫힌 상태로 전환될 수 있다.

여기서, 상기 제1 고정 스위치 조절부는, 상기 베이스의 일 측에 장착되고, 상기 베이스를 기준으로 상하로 왕복운동하고, 상기 제2 고정 스위치 조절부에 의해 상기 조립 단자가 상기 닫힌 상태로 전환되면, 상기 제1 고정 스위치 조절부가 상기 베이스를 기준으로 아래로 운동한 후 상기 조립 단자의 상기 닫힌 상태를 재확인할 수 있다.

여기서, 상기 흡착부에 장착되고 상기 플렉서블 보드를 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가이드부는, 상기 플렉서블 보드의 일 측부를 가이드하고, 서로 이격되어 배치된 제1 돌출부와 제2 돌출부; 및 상기 플렉서블 보드의 타 측부를 가이드하고, 서로 이격되어 배치된 제3 돌출부와 제4 돌출부;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 내지 제4 돌출부의 높이는, 상기 기판으로부터 상기 조립 단자의 삽입부까지의 높이와 같을 수 있다.

여기서, 상기 흡착부와 떨어져 배치되고, 상기 플렉서블 보드를 흡착하기 위한 보조 흡착부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 로봇 제어 방법은, 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착하기 위한 로봇 제어 방법으로서, 흡착부가 상기 플렉서블 보드를 그립하는 그립 단계; 로봇이 상기 흡착부에 고정된 상기 플렉서블 보드를 상기 조립 단자 위로 이동시키는 포지셔닝 단계; 제1 고정 스위치 조절부가 상기 조립 단자를 열린 상태로 전환되도록 상기 로봇이 이동하는 열림 단계; 상기 조립 단자가 상기 열린 상태로 전환되면, 상기 로봇이 상기 플렉서블 보드의 단자를 상기 조립 단자의 삽입부에 장착시키는 장착 단계; 및 상기 조립 단자의 삽입부에 상기 플렉서블 보드의 단자가 장착되면, 제2 고정 스위치 조절부가 상기 조립 단자를 닫힌 상태로 전환시키는 닫힘 단계;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 조립 단자가 상기 닫힌 상태로 전환되면, 상기 제1 고정 스위치 조절부가 상기 조립 단자의 상기 닫힌 상태를 재확인하도록 상기 로봇이 이동하는 재확인 단계;를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 재확인 단계는, 상기 제1 고정 스위치 조절부가 상기 고정 스위치를 누를 수 있다.

여기서, 상기 그립 단계는, 상기 흡착부가 상기 플렉서블 보드를 공기를 흡입하는 진공방식으로 흡착할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법을 사용하면, 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 정확하고 정밀하게 장착시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서, 불량을 최소화할 수 있어 생산성이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇을 포함하는 로봇 제어 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 플렉서블 보드와 기판의 일 예이다.
도 3은 도 2에 도시된 조립 단자를 다른 측면에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇을 포함하는 로봇 제어 시스템이 구현된 실제 설계도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 비전 시스템(600)을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 제1 비전 시스템(600)에 의해 촬영된 영상의 일 예이다.
도 7은 도 4에 도시된 제2 비전 시스템(700)에 의해 촬영된 영상의 일 예이다.
도 8은 도 4에 도시된 그립퍼(150)의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 그립퍼(150)를 아래에서 바라본 저면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 그립퍼(150)의 일 부분을 확대한 확대 사시도이다.
도 11 내지 도 14는 플렉서블 보드가 기판의 조립 단자에 조립되는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 도면들 중 인용부호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 인용부호들로 표시됨을 유의해야 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇을 포함하는 로봇 제어 시스템의 개략적인 블록도이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇을 설명함에 앞서, 본 명세서에서 사용될 ‘프레임’, ‘플렉서블 보드’ 및 ‘기판’을 먼저 정의하도록 한다.

프레임(frame)은, 스마트폰이나 태블릿 PC와 같은 단말기에 사용되는 모듈, 부품 및 기판 등이 장착되는 베이스를 의미한다. 프레임은 단말기의 외부 케이스 내부에 장착되며, 모듈, 부품 및 기판 등을 외부 충격으로부터 보호하고, 서로간에 안정적인 연결을 도모할 수 있다.

플렉서블 보드(Flexible board)은, 프레임에 장착된 기판과 연결되는 장치로서, 프레임에 장착된 기판을 다른 모듈, 부품 또는 기판과 연결하기 위한 장치이다. 플렉서블 보드는 유연물체인 관계로 핸들링이 어려우며, 조립단자의 조립되어야 할 틈이 매우 협소하기 때문에 고정밀 조립이 요구된다. 플렉서블 보드는, 플렉서블 인쇄회로보드(FPCB) 및 플렉서블 케이블 등을 포함한다.

기판(substrate)은, 프레임에 장착되는 하나의 인쇄회로기판으로서, 플렉서블 보드와 연결되기 위한 조립 단자를 갖는다. 기판은 조립 단자를 통해 플렉서블 보드와 연결 또는 분리될 수 있다. 조립 단자는 조립 단자의 개폐를 제어하기 위한 고정 스위치를 가질 수 있다. 고정 스위치가 닫히면 고정 스위치와 플렉서블 보드가 체결되어 플렉서블 보드를 조립 단자에서 쉽게 분리할 수 없지만, 반대로 고정 스위치가 열리면, 고정 스위치와 플렉서블 보드 사이의 체결이 해제되어 플렉서블 보드를 조립 단자에서 분리할 수 있다.

도 2는 플렉서블 보드와 기판의 일 예이다.

도 2를 참조하면, 기판(10)은 조립 단자(20)을 포함한다. 조립 단자(20)는 기판(10)의 일 면에 장착되고, 플렉서블 보드(30)와 연결될 수 있다. 조립 단자(20)는 플렉서블 보드(30)를 조립 단자(20)에 고정시키고, 조립 단자(20)의 개폐를 제어하기 위한 고정 스위치(25)를 포함한다.

플렉서블 보드(30)는 조립 단자(20)와 결합하는 단자(35)를 포함한다. 단자(35)는 플렉서블 보드(30)의 양 단에 배치된다. 플렉서블 보드(30)에서 양 단에 배치된 단자(35)를 제외한 나머지 부분은 유연한 물질로 둘러싸일 수 있다. 유연한 물질로 둘러싸인 부분의 내부에는 양 단에 배치된 단자(35)들을 연결하는 도전성의 부재가 배치될 수 있다.

고정 스위치(25)는 조립 단자(20)에 장착된다. 고정 스위치(25)는 조립 단자(20)를 개폐시킬 수 있다.

고정 스위치(25)의 위치에 따라 조립 단자(20)의 닫힌 상태와 열린 상태가 선택적으로 결정될 수 있다.

조립 단자(20)의 닫힌 상태에서, 고정 스위치(25)는 조립 단자(20)에 결합된 플렉서블 보드(30)의 단자(35)와 체결될 수 있다. 따라서, 고정 스위치(25)는 플렉서블 보드(30)를 조립 단자(20)에서 분리되지 않도록 고정시킨다.

반면에, 조립 단자(20)의 열린 상태에서, 고정 스위치(25)는 조립 단자(20)에 결합된 플렉서블 보드(30)의 단자(35)와 체결이 해제된다. 따라서, 플렉서블 보드(30)는 소정의 힘에 의해 조립 단자(20)에서 분리될 수 있다.

도 2에 도시된 상태는, 플렉서블 보드(30)가 조립 단자(20)에 장착된 후, 고정 스위치가(25)가 조립 단자(20)의 열린 상태에서 닫힌 상태로 되기 직전의 모습이다. 고정 스위치(25)가 A 방향으로 내려가 위치가 변경되면, 조립 단자(20)는 닫힌 상태로 되어 강제로 플렉서블 보드(30)를 조립 단자(20)에서 분리시키지 않는 한 플렉서블 보드(30)가 조립 단자(20)에서 분리되기 어렵다.

도 3은 도 2에 도시된 조립 단자(20)를 다른 측면에서 바라본 도면이다.

도 3을 참조하면, 조립 단자(20)의 일 측면에는, 도 2에 도시된 플렉서블 보드(30)의 단자(35)가 삽입되는 삽입부(21)가 형성될 수 있다.

조립 단자(20)의 상면에는 고정 스위치(25)가 배치될 수 있다. 고정 스위치(25)의 상단은 외력에 의해 조립 단자(20)의 상면과 조립 단자(20)의 타 측면 사이를 왕복 운동할 수 있다. 고정 스위치(25)가 조립 단자(20)의 상면 위에 있으면 조립 단자(20)는 열린 상태가 되고, 고정 스위치(25)가 조립 단자(20)의 타 측면 위에 있으면 조립 단자(20)는 닫힌 상태가 된다.

도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 플렉서블 보드 장착 로봇 및 제어 방법은, 로봇(100)를 제어하여 도 2에 도시된 플렉서블 보드(30)를 기판(10)의 조립 단자(20)에 안정적이고 정확하게 장착하기 위한 것이다.

본 발명의 실시 형태에 따른 플렉서블 보드 장착 로봇을 포함하는 로봇 제어 시스템은, 로봇(100), 제어부(200), 트레이 장치(300), 컨베이어 장치(400), 고정 장치(500), 제1 비전 시스템(600) 및 제2 비전 시스템(700)을 포함할 수 있다.

로봇(100)은, 그립퍼(150)를 포함한다.

그립퍼(150)는 로봇(100)에 장착되고, 로봇(100)의 움직임에 따라 함께 이동한다.

그립퍼(150)는 제어부(200)의 제어에 따라 플렉서블 보드를 그립하거나 그립한 플렉서블 보드를 로딩할 수 있다. 또한, 그립퍼(150)는 제어부(200)의 제어에 따라 도 3에 도시된 조립 단자(20)를 개폐시킬 수 있다. 여기서, 그립퍼(150)는 고정 스위치(25)의 위치를 변경하여 조립 단자(20)를 닫힌 상태 또는 열린 상태로 전환시킬 수 있다.

로봇(100)은, 제어부(200)의 제어에 따라 움직인다. 구체적으로, 로봇(100)은 제어부(200)의 제어에 따라 그립퍼(150)를 플렉서블 보드를 수납하고 있는 트레이 장치(300)로 이동시키고, 플렉서블 보드를 그립한 그립퍼(150)를 프레임에 장착된 기판으로 옮길 수 있다. 또한, 로봇(100)은 제어부(200)의 제어에 따라 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착되도록 움직일 수 있다.

제어부(200)는, 로봇(100)과 그립퍼(150)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(200)는, 그립퍼(150)가 플렉서블 보드를 그립하게 제어하고, 로봇(100)을 구동하여 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자로 이동 및 장착시키게 제어하고, 그립퍼(150)를 구동하여 조립 단자를 열린 상태 또는 닫힌 상태로 전환시킬 수 있다.

제어부(200)는, 로봇(100)과 그립퍼(150) 뿐만 아니라, 트레이 장치(300), 컨베이어 장치(400), 고정 장치(500), 제1 비전 시스템(600) 및 제2 비전 시스템(700)을 제어할 수도 있다.

트레이 장치(300)는 플렉서블 보드를 수납하는 장치이다. 트레이 장치(300)는 플렉서블 보드를 복수로 수납할 수 있다. 예를 들어, 복수의 플렉서블 보드들은 트레이 장치(300)에 소정의 열과 행으로 배열될 수 있다.

컨베이어 장치(400)는 기판이 장착된 프레임을 운송한다. 컨베이어 장치(400)는 프레임을 로봇(100)의 작업 범위 안으로 이송시키고, 로봇(100)에 의해서 플렉서블 보드가 기판에 장착되면, 프레임을 로봇(100)의 작업 범위 밖으로 이송시킬 수 있다.

고정 장치(500)는 컨베이어 장치(400)에 의해 운송되는 프레임을 특정 위치에 고정한다. 고정 장치(500)가 프레임을 특정 위치에 고정시키면, 로봇(100)이 트레이 장치(300)에서 가져온 플렉서블 보드를 고정 장치(500)에 고정된 프레임의 기판에 장착하는 일련이 과정이 제어부(200)에 의해 진행된다.

제1 비전 시스템(600)은 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드를 촬영하고, 플렉서블 보드의 위치와 플렉서블 보드의 방향 편차를 측정한다. 제1 비전 시스템(600)은 측정된 플렉서블 보드의 위치 정보와 플렉서블 보드의 방향 편차 정보를 제어부(200)로 전송할 수 있다. 제1 비전 시스템(600)에 의해 측정된 플렉서블 보드의 위치 정보와 플렉서블 보드의 방향 편차 정보를 전송받은 제어부(200)는 전송받은 정보들을 기초로 하여 플렉서블 보드의 위치와 플렉서블 보드의 방향을 보정하도록 로봇(100)을 제어할 수 있다.

제1 비전 시스템(600)은 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드를 촬영하기 위한 카메라를 포함할 수 있고, 카메라는 소정의 시야를 가질 수 있다. 또한, 제1 비전 시스템(600)은 카메라에서 촬영된 영상에서 플렉서블 보드의 위치와 방향 편차를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.

제2 비전 시스템(700)은 프레임에 장착된 기판을 촬영하고, 기판의 위치와 기판의 방향 편차를 측정한다. 제2 비전 시스템(700)은 측정된 기판의 위치 정보와 기판의 방향 편차 정보를 제어부(200)로 전송할 수 있다. 제2 비전 시스템(700)에 의해 측정된 기판의 위치 정보와 기판의 방향 편차 정보를 전송받은 제어부(200)는 전송받은 정보들을 기초로 하여 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드가 기판의 조립 단자에 정확하게 이동 및 장착되도록 로봇(100)을 제어할 수 있다.

제2 비전 시스템(700)은 기판를 촬영하기 위한 카메라를 포함할 수 있고, 카메라는 소정의 시야를 가질 수 있다. 또한, 제2 비전 시스템(700)은 카메라에서 촬영된 영상에서 기판의 위치와 방향 편차를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇을 포함하는 로봇 제어 시스템이 구현된 실제 설계도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 로봇을 포함하는 로봇 제어 시스템은, 그립퍼(150)를 포함하는 로봇(100), 제어부(미도시), 트레이 장치(300), 컨베이어 장치(400), 고정 장치(500), 제1 비전 시스템(600) 및 제2 비전 시스템(700)을 포함할 수 있다.

컨베이어 장치(400)는 일 방향으로 프레임(40)을 이송시킨다. 따라서, 프레임(40)은 컨베이어 장치(400)를 타고 이송된다. 여기서, 프레임(40)에는 플렉서블 보드(30a)가 미장착된 기판(10)이 장착되어 있다.

고정 장치(500)는 컨베이어 장치(400)에 장착되고, 컨베이어 장치(400)를 타고 이송되는 프레임(40)을 컨베이어 장치(400) 위로 올려 컨베이어 장치(400)로부터 프레임(40)을 분리시킨다. 그리고, 고정 장치(500)는 프레임(40)을 로봇(100)의 작업 반경 내와 제2 비전 시스템(700) 아래에 고정시킨다.

트레이 장치(300)는 컨베이어 장치(400)의 일 측에 배치되고, 로봇(100)의 일 측에 배치된다.

트레이 장치(300)는 플렉서블 보드(30a)를 수납한다. 도 2에서는 트레이 장치(300)에 수납되어 있던 플렉서블 보드(30a)가 그립퍼(150)에 잡힌 상태로 트레이 장치(300)에서 꺼내진 상태를 도시한 것이다.

트레이 장치(300)는 서로 직각을 이루는 제1 축(X축)과 제2 축(Y축)을 따라 이동하여 플렉서블 보드(30a)를 특정 위치로 이동시킬 수 있다. 여기서, 특정 위치는 로봇(100)의 그립퍼(150)가 플렉서블 보드(30a)를 잡기 위한 미리 셋팅된 위치일 수 있다. 이러한 트레이 장치(300)의 이동은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

제1 비전 시스템(600)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 트레이 장치(300)와 컨베이어 장치(400) 사이에 배치된다. 제1 비전 시스템(600)은 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드(30a)가 로봇(100)에 의해 제1 비전 시스템(600)의 시야 내로 이동하면, 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드(30a)를 아래에서 촬영한다. 제1 비전 시스템(600)에 의해 촬영된 영상은 도 6과 같다.

제1 비전 시스템(600)은, 도 6에 도시된 촬영 영상에서 플렉서블 보드(30a)의 위치와 방향 편차를 측정하고, 측정된 위치 정보와 방향 편차 정보를 제어부(미도시)로 전송할 수 있다.

제2 비전 시스템(700)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 컨베이어 장치(400) 상에 배치되고, 고정 장치(500) 상에 배치된다. 제2 비전 시스템(700)은 고정 장치(500)에 프레임(40)이 고정되면, 프레임(40)에 장착된 기판(10)을 위에서 촬영한다. 제2 비전 시스템(700)에 의해 촬영된 영상은 도 7과 같다.

제2 비전 시스템(700)은, 도 7에 도시된 촬영 영상에서 기판(10)의 위치와 방향 편차를 측정하고, 측정된 위치 정보와 방향 편차 정보를 제어부(미도시)로 전송할 수 있다.

다시, 도 4를 참조하면, 로봇(100)은 컨베이어 장치(400)의 일 측에 배치되고, 트레이 장치(300)의 일 측에 배치된다.

로봇(100)은 수직다관절 로봇일 수 있다. 수직다관절 로봇은 6 자유도(DOF)로 핸들링 가능한 로봇으로서, 하부 암(lower arm)과 상부 암(upper arm)의 길이가 동일 또는 유사한 엘보 타입(elbow type)의 수직다관절 로봇일 수 있다.

수직다관절 로봇(100)의 소정의 작업 범위 내에 트레이 장치(300)와 고정 장치(500)가 배치될 수 있다.

로봇(100)은 그립퍼(150)를 포함한다. 그립퍼(150)는 로봇(100)의 일 측에 장착된다.

그립퍼(150)는 제어부(미도시)에 제어에 의해 트레이 장치(300)에 수납된 플렉서블 보드(30a)를 그립하고, 플렉서블 보드(30a)가 기판(10)의 조립 단자(20)에 장착되면 플렉서블 보드(30a)를 로딩한다. 또한, 그립퍼(150)는 제어부(미도시)에 제어에 의해 조립 단자(20)를 닫힌 상태 또는 열린 상태로 전환시킬 수 있다. 도 8 내지 도 10을 참조하여 그피러(150)를 구체적으로 설명하도록 한다.

도 8은 도 4에 도시된 그립퍼(150)의 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 그립퍼(150)를 아래에서 바라본 저면도이고, 도 10은 도 8에 도시된 그립퍼(150)의 일 부분을 확대한 확대 사시도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 그립퍼(150)는 로봇(100)의 일 부분으로서, 베이스(151), 흡착부(153), 보조 흡착부(154), 가이드부(155) 및 고정 스위치 조절부(156, 157)를 포함할 수 있다.

여기서, 고정 스위치 조절부(156, 157)은 제1 고정 스위치 조절부(156) 및 제2 고정 스위치 조절부(157)를 포함할 수 있다.

베이스(151)에는 흡착부(153), 보조 흡착부(154) 및 제1 고정 스위치 조절부(156)가 장착될 수 있다. 구체적으로, 흡착부(153)는 베이스(151) 아래에 장착되고, 보조 흡착부(154)는 베이스(151)의 일 측에 장착되고, 제1 고정 스위치 조절부(156)은 베이스(151)의 타 측에 장착될 수 있다.

흡착부(153)의 일 측은 베이스(151) 아래에 연결되고, 타 측은 플렉서블 보드(30a)를 그립한다.

흡착부(153)의 일 측에는 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수부(153a)가 배치될 수 있다. 충격 흡수부(153a)는 스프링일 수 있다. 충격 흡수부(153a)는 그립퍼(150)가 플렉서블 보드(30a)를 트레이 장치(300)에서 그립할 때 플렉서블 보드(30a)로의 충격을 완화시켜줄 수 있다.

흡착부(153)의 타 측은 공기를 흡입하는 진공방식으로 플렉서블 보드(30a)를 그립할 수 있다.

보조 흡착부(154)의 일 측은 베이스(151)의 일 측에 장착되고, 타 측은 플렉서블 보드(30a)를 그립한다. 보조 흡착부(154)의 타 측은 공기를 흡입하는 진공방식으로 플렉서블 보드(30a)를 그립할 수 있다. 보조 흡착부(154)는 플렉서블 보드(30a)에서 흡착부(153)에 의해 흡착되지 못하고 있는 부분이 아래로 처지는 것을 방지할 수 있다.

가이드부(155)는 흡착부(154)에 장착되어 흡착부(154)에 흡착되는 플렉서블 보드(30a)를 가이드한다.

가이드부(155)는 흡착부(154)의 하단에 장착될 수 있다.

가이드부(155)는 제1 내지 제4 돌출부(155a, 155b, 155c, 155d)를 포함할 수 있다. 제1 돌출부(155a)와 제2 돌출부(155b)는 플렉서블 보드(30a)의 일 측부를 가이드하고, 제3 돌출부(155c)와 제4 돌출부(155d)는 플렉서블 보드(30a)의 타 측부를 가이드한다. 제1 돌출부(155a)와 제2 돌출부(155b)는 서로 이격되어 배치되고, 제3 돌출부(155c)와 제4 돌출부(155d)도 서로 이격되어 배치된다. 제1 돌출부(155a)와 제2 돌출부(155b) 사이에는 플렉서블 보드(30a)의 제1 돌기부(37a)가 배치되고, 제3 돌출부(155c)와 제4 돌출부(155d) 사이에는 플렉서블 보드(30a)의 제2 돌기부(38a)가 배치된다. 여기서, 플렉서블 보드(30a)의 제1 및 제2 돌기부(37a, 38a)는 플렉서블 보드(30a)의 양 단 사이의 일 부분에 배치되고, 제1 돌기부(37a)는 플렉서블 보드(30a)의 일 측부에 배치되고, 제2 돌기부(38a)는 플렉서블 보드(30a)의 타 측부에 배치된다.

제1 내지 제4 돌출부(155a, 155b, 155c, 155d)를 포함하는 가이드부(155)는, 플렉서블 보드(30a)의 단자(35a)가 도 3에 도시된 조립 단자(20)의 삽입부(21)로 이동되는 과정, 즉, 도 9의 B 방향으로 이동하는 과정에서 플렉서블 보드(30a)가 흡착부(153)에서 이탈되거나 그 위치가 틀어지는 것을 방지한다. 구체적으로, 흡착부(153)의 공기 흡착 방향(이하, 제1 방향)과 플렉서블 보드(30a)의 단자(35)가 조립 단자(20)의 삽입부(21)로 B 방향(이하, 제2 방향)이 서로 수직하게 되면, 플렉서블 보드(30a)의 단자(35a)가 도 3에 도시된 조립 단자(20)의 삽입부(21)로 장착되는 과정에서, 플렉서블 보드(30a)가 밀릴 수 있다. 하지만, 가이드부(155)의 제2 돌출부(155b)와 제4 돌출부(155d)는 플렉서블 보드(30a)를 뒤로 밀리게 하지 않고 이를 지지하여 플렉서블 보드(30a)가 흡착부(153)에서 이탈되거나 그 위치가 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

제1 내지 제4 돌출부(155a, 155b, 155c, 155d)의 높이(D)는 도 3에 도시된 기판(10)과 조립 단자(20)의 삽입부(21) 사이의 높이(L)와 같다. D가 L과 같으면, 제1 내지 제4 돌출부(155a, 155b, 155c, 155d)를 기판(10)의 상면에 밀착시킨 상태에서 로봇(100)을 움직여 플렉서블 보드(30a)의 단자(35a)를 조립 단자(20)의 삽입부(21)로 정확하게 삽입할 수 있다.

제1 및 제2 고정 스위치 조절부(156, 157)는 고정 스위치(25)의 위치를 변경하여 조립 단자(20)의 개폐를 조절할 수 있다.

제1 고정 스위치 조절부(156)는 베이스(151)의 타 측에 장착된다. 제1 고정 스위치 조절부(156)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 베이스(151)를 기준으로 상하 운동(C)할 수 있다.

제1 고정 스위치 조절부(156)의 하단부에는 고정 스위치(25)와 직접 접촉하는 걸림부(156a)가 배치될 수 있다.

제1 고정 스위치 조절부(156)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 베이스(151)에서 아래로 운동한 후, 로봇(100)의 이동에 의해 제1 고정 스위치 조절부(156)의 걸림부(156a)가 도 2에 도시된 고정 스위치(25)를 위로 올려 조립 단자(20)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 전환시킬 수 있다. 여기서, 제1 고정 스위치 조절부(156)는 조립 단자(20)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 전환시킨 후, 제어부(미도시)의 제어에 의해 위로 이동하여 이전 상태로 복귀할 수 있다.

또한, 제1 고정 스위치 조절부(156)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 베이스(151)에서 아래로 운동한 후, 로봇(100)의 이동에 의해 도 2에 도시된 고정 스위치(25)를 아래로 눌러 조립 단자(20)의 닫힌 상태를 재확인할 수 있다.

제2 고정 스위치 조절부(157)는 흡착부(153)에 장착된다. 제2 고정 스위치 조절부(157)은 제어부(미도시)의 제어에 의해 베이스(151)를 기준으로 앞뒤로 왕복운동(D)을 할 수 있다.

제2 고정 스위치 조절부(157)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 흡착부(153)로부터 앞으로 운동하면, 도 2에 도시된 고정 스위치(25)를 A 방향으로 밀어 조립 단자(20)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 전환시킬 수 있다. 여기서, 제2 고정 스위치 조절부(157)는 조립 단자(20)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 전환시킨 후, 제어부(미도시)의 제어에 의해 뒤로 이동하여 이전 상태로 복귀할 수 있다.

다시, 도 4를 참조하면, 제어부(미도시)는 로봇(100) 및 그립퍼(150)를 제어하기 위해 유선 또는 무선으로 로봇(100) 및 그립퍼(150)와 연결될 수 있다. 뿐만 아니라 제어부(미도시)는 트레이 장치(300), 컨베이어 장치(400), 고정 장치(500) 및 제1 비전 시스템(600) 및 제2 비전 시스템(700)을 제어하기 위해 유선 또는 무선으로 트레이 장치(300), 컨베이어 장치(400), 고정 장치(500) 및 제1 비전 시스템(600) 및 제2 비전 시스템(700)과 연결될 수 있다.

제어부(미도시)는 로봇(100), 그립퍼(150), 트레이 장치(300), 컨베이어 장치(400), 고정 장치(500) 및 제1 비전 시스템(600) 및 제2 비전 시스템(700) 각각을 구동시키기 위한 소프트웨어일 수 있다. 소프트웨어로 구현된 제어부(미도시)는 컴퓨터와 같은 하드웨어에 설치될 수 있다.

제어부(미도시)는 로봇(100)과 그립퍼(150)를 제어하여 트레이 장치(300)에 수납된 플렉서블 보드(30a)를 프레임(40)에 장착된 기판(10)에 장착시킬 수 있다. 이하에서는, 제어부(미도시)가 로봇(100)과 그립퍼(150)를 제어하여 플렉서블 보드(30a)를 조립 단자(20)에 어떻게 장착시키는지 구체적으로 설명하도록 한다.

우선, 도 4를 참조하면, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)를 장착한 로봇(100)을 구동하여 그립퍼(150)를 트레이 장치(300)에 수납된 복수의 플렉서블 보드(30a)들 중 하나의 플렉서블 보드(30a) 위로 이동시키게 제어한다.

그립퍼(150)가 플렉서블 보드(30a) 위로 이동하면, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)를 구동하여 그립퍼(150)가 플렉서블 보드(30a)을 그립하게 한다. 여기서, 제어부(미도시)는 도 8에 도시된 그립퍼(150)의 흡착부(153) 또는 보조 흡착부(154)를 구동하여 플렉서블 보드(30a)를 공기를 흡입하는 진공 방식으로 흡착하게 할 수 있다.

그립퍼(150)가 플렉서블 보드(30a)을 흡착하면, 제어부(미도시)는 로봇(100)을 구동하여 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드(30a)를 프레임(40)에 장착된 기판(10)의 조립 단자(20) 위로 이동시키게 제어한다.

여기서, 제어부(미도시)는, 도 4에 도시된 고정 유닛(500)을 구동하여 컨베이어 장치(400)를 타고 운송되는 프레임(40)을 컨베이어 장치(400)로부터 분리시켜 고정시킬 수 있다. 고정 장치(400)에 프레임(40)이 고정되면, 고정 장치(400) 상에 배치된 제2 비전 시스템(700)은 기판(10)을 촬영하고, 촬영된 영상에서 기판(10)의 위치와 방향 편차를 측정하고, 측정된 기판(10)의 위치 정보와 방향 편차 정보를 제어부(미도시)로 전달한다. 기판(10)의 위치 정보와 방향 편차 정보를 수신한 제어부(미도시)는 기판(10)의 위치 정보와 방향 편차 정보를 기초로 하여 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드(30a)을 기판(10)의 조립 단자(20)로 정확하게 이동하는데 이용할 수 있다.

또한, 제어부(미도시)는 로봇(100)을 구동하여 플렉서블 보드(30a)를 기판(10)의 조립 단자(20) 위로 이동시키기 전에, 도 5에 도시된 바와 같이, 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드(30a)를 제1 비전 시스템(600) 위에 위치되도록 제어할 수 있다. 그립퍼(150)에 고정된 플렉서블 보드(30a)가 제1 비전 시스템(600) 위에 위치하면, 제1 비전 시스템(600)은 플렉서블 보드(30a)를 촬영하고, 촬영된 영상에서 플렉서블 보드(30a)의 위치와 방향 편차를 측정하고, 측정된 플렉서블 보드(30a)의 위치 정보와 방향 편차 정보를 제어부(미도시)로 전달한다. 플렉서블 보드(30a)의 위치 정보와 방향 편차 정보를 수신한 제어부(미도시)는 수신된 플렉서블 보드(30a)의 위치 정보와 방향 편차 정보를 기초로 하여 플렉서블 보드(30a)의 위치와 방향을 보정하도록 로봇(100)을 구동시킬 수 있다.

플렉서블 보드(30a)가 기판(10)의 조립 단자(20) 위에 위치하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)의 제1 고정 스위치 조절부(156)와 로봇(100)을 구동하여 조립 단자(20)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 전환시킨다. 이 과정을 구체적으로 설명하면, 제어부(미도시)는 제1 고정 스위치 조절부(156)를 베이스(151)에서 아래로 돌출되도록 한 후, 제1 고정 스위치 조절부(156)의 걸림부(156a)가 고정 스위치(25)를 위로 올리도록 로봇(100)을 이동시킨다. 고정 스위치(25)가 위로 올려지면, 조립 단자(20)는 닫힌 상태에서 열린 상태로 전환된다. 여기서, 제1 고정 스위치 조절부(156)는 고정 스위치(25)를 위로 올린 후 이전 상태로 복귀할 수 있다. 이는 제1 고정 스위치 조절부(156)가 다음 공정에서 방해되는 것을 막기 위함이다.

조립 단자(20)가 닫힌 상태에서 열린 상태로 전환되면, 도 12에 도시된 바와 같이, 제어부(미도시)는 로봇(100)을 구동하여 그립퍼(150)의 흡착부(153)와 보조 흡착부(154)에 흡착되고 있는 플렉서블 보드(30a)를 조립 단자(20)에 장착시킨다. 이 과정을 구체적으로 설명하면, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)의 흡착부(153)에 흡착되고 있는 플렉서블 보드(30a)의 단자(35)가 도 3에 도시된 조립 단자(20)의 삽입부(21)에 삽입되도록 로봇(100)을 이동시킨다. 여기서, 플렉서블 보드(30a)는 가이드부(155)에 의해 가이드되고 있기 때문에, 플렉서블 보드(30a)의 단자(35)가 조립 단자(20) 측으로 이동하더라도 뒤로 밀리거나 그 위치가 틀어지지 않는다.

플렉서블 보드(30)가 조립 단자(20)에 장착되면, 도 13에 도시된 바와 같이, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)를 구동하여 조립 단자(20)를 열린 상태에서 닫힌 상태로 전환시킨다. 이 과정을 구체적으로 설명하면, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)의 제2 고정 스위치 조절부(157)를 앞으로 돌출시켜 돌출되는 제2 고정 스위치 조절부(157)가 고정 스위치(25)를 밀게 한다. 그러면, 조립 단자(20)는 열린 상태에서 닫힌 상태로 상태가 전환되고, 이에 의해 플렉서블 보드(30a)는 조립 단자(20)에 장착된 상태로 조립 단자(20)에 고정된다. 여기서, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)의 흡착부(153)와 보조 흡착부(154)의 구동을 중단시킬 수 있다. 흡착부(153)와 보조 흡착부(154)의 구동 중단은 제2 고정 스위치 조절부(157)를 앞으로 돌출시키기 전에도 가능하며 제2 고정 스위치 조절부(157)를 앞으로 돌출시킨 후에도 가능하다. 그리고, 제어부(미도시)는 조립 단자(20)가 열린 상태에서 닫힌 상태로 전환된 후에 제2 고정 스위치 조절부(157)를 원 상태로 복귀시킬 수 있다. 이는 제2 고정 스위치 조절부(157)가 다음 공정에서 방해되는 것을 막기 위함이다.

조립 단자(20)가 열린 상태에서 닫힌 상태로 전환되면, 도 14에 도시된 바와 같이, 제어부(미도시)는 로봇(100)과 그립퍼(150)를 구동하여 조립 단자(20)의 닫힌 상태를 재확인할 수 있다. 이 과정을 구체적으로 설명하면, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)의 제1 고정 스위치 조절부(156)가 조립 단자(20) 위로 이동되도록 로봇(100)을 이동시킨다. 그리고, 제어부(미도시)는 제1 고정 스위치 조절부(156)를 베이스(151) 아래로 돌출시킨 후, 제1 고정 스위치 조절부(156)의 걸림부(156a)가 고정 스위치(25)를 누르도록 로봇(100)을 이동시킨다. 제1 고정 스위치 조절부(156)의 걸림부(156a)가 고정 스위치(25)를 누름으로써, 조립 단자(20)는 완전한 닫힌 상태가 된다. 여기서, 제1 고정 스위치 조절부(156)의 걸림부(156a)가 고정 스위치(25)를 아래로 누른 후, 제어부(미도시)는 제1 고정 스위치 조절부(156)를 원 상태로 복귀시킬 수 있다. 여기서, 제1 고정 스위치 조절부(156)의 걸림부(156a)가 고정 스위치(25)를 아래로 누르도록 로봇(100)을 이동할 때, 제어부(미도시)는 그립퍼(150)를 소정 각도로 비스듬하게 위치되도록 로봇(100)을 이동시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 로봇
150: 그립퍼
200: 제어부
300: 트레이 장치
400: 컨베이어 장치
500: 고정 장치
600: 제1 비전 시스템
700: 제2 비전 시스템

Claims (12)

1. 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착하기 위한 로봇에 있어서,
   상기 플렉서블 보드를 흡착하기 위한 흡착부;
   상기 조립 단자의 개폐를 제어하는 고정 스위치를 조절하여 상기 조립 단자를 열린 상태로 전환시키는 제1 고정 스위치 조절부;
   상기 고정 스위치를 조절하여 상기 조립 단자를 닫힌 상태로 전환시키는 제2 고정 스위치 조절부; 및
   상기 흡착부가 장착되는 베이스;를 포함하고,
   상기 제2 고정 스위치 조절부는, 상기 흡착부에 장착되고, 상기 베이스를 기준으로 앞뒤로 왕복운동하고,
   상기 제2 고정 스위치 조절부가 상기 베이스를 기준으로 앞으로 운동하면, 상기 조립 단자가 상기 닫힌 상태로 전환되는 플렉서블 보드 장착 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 고정 스위치 조절부는, 상기 베이스의 일 측에 장착되고, 상기 베이스를 기준으로 상하로 왕복운동하고,
   상기 제1 고정 스위치 조절부가 상기 베이스를 기준으로 아래로 운동하면, 상기 제1 고정 스위치 조절부는 상기 조립 단자를 상기 열린 상태로 전환시키는 플렉서블 보드 장착 로봇.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 고정 스위치 조절부는, 상기 베이스의 일 측에 장착되고, 상기 베이스를 기준으로 상하로 왕복운동하고,
   상기 제2 고정 스위치 조절부에 의해 상기 조립 단자가 상기 닫힌 상태로 전환되면, 상기 제1 고정 스위치 조절부가 상기 베이스를 기준으로 아래로 운동한 후 상기 조립 단자의 상기 닫힌 상태를 재확인하는 플렉서블 보드 장착 로봇.
5. 삭제
6. 삭제
7. 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착하기 위한 로봇에 있어서,
   상기 플렉서블 보드를 흡착하기 위한 흡착부;
   상기 조립 단자의 개폐를 제어하는 고정 스위치를 조절하여 상기 조립 단자를 열린 상태로 전환시키는 제1 고정 스위치 조절부;
   상기 고정 스위치를 조절하여 상기 조립 단자를 닫힌 상태로 전환시키는 제2 고정 스위치 조절부; 및
   상기 흡착부에 장착되고 상기 플렉서블 보드를 가이드하는 가이드부;를 포함하고,
   상기 가이드부는,
   상기 플렉서블 보드의 일 측부를 가이드하고, 서로 이격되어 배치된 제1 돌출부와 제2 돌출부; 및
   상기 플렉서블 보드의 타 측부를 가이드하고, 서로 이격되어 배치된 제3 돌출부와 제4 돌출부;를 포함하고,
   상기 제1 내지 제4 돌출부의 높이는, 상기 기판으로부터 상기 조립 단자의 삽입부까지의 높이와 같은 플렉서블 보드 장착 로봇.
8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 흡착부와 떨어져 배치되고, 상기 플렉서블 보드를 흡착하기 위한 보조 흡착부를 더 포함하는 플렉서블 보드 장착 로봇.
9. 플렉서블 보드를 기판의 조립 단자에 장착하기 위한 로봇 제어 방법에 있어서,
   흡착부가 상기 플렉서블 보드를 그립하는 그립 단계;
   로봇이 상기 흡착부에 고정된 상기 플렉서블 보드를 상기 조립 단자 위로 이동시키는 포지셔닝 단계;
   제1 고정 스위치 조절부가 상기 조립 단자를 열린 상태로 전환되도록 상기 로봇이 이동하는 열림 단계;
   상기 조립 단자가 상기 열린 상태로 전환되면, 상기 로봇이 상기 플렉서블 보드의 단자를 상기 조립 단자의 삽입부에 장착시키는 장착 단계;
   상기 조립 단자의 삽입부에 상기 플렉서블 보드의 단자가 장착되면, 제2 고정 스위치 조절부가 상기 조립 단자를 닫힌 상태로 전환시키는 닫힘 단계; 및
   상기 조립 단자가 상기 닫힌 상태로 전환되면, 상기 제1 고정 스위치 조절부가 상기 조립 단자의 상기 닫힌 상태를 재확인하도록 상기 로봇이 이동하는 재확인 단계;
   를 포함하는 플렉서블 보드 장착 로봇 제어 방법.
10. 삭제
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 재확인 단계는, 상기 제1 고정 스위치 조절부가 상기 고정 스위치를 누르는 플렉서블 보드 장착 로봇 제어 방법.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 그립 단계는, 상기 흡착부가 상기 플렉서블 보드를 공기를 흡입하는 진공방식으로 흡착하는 플렉서블 보드 장착 로봇 제어 방법.

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