KR101882646B1 - 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치 - Google Patents

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KR101882646B1 KR1020180015423A KR20180015423A KR101882646B1 KR 101882646 B1 KR101882646 B1 KR 101882646B1 KR 1020180015423 A KR1020180015423 A KR 1020180015423A KR 20180015423 A KR20180015423 A KR 20180015423A KR 101882646 B1 KR101882646 B1 KR 101882646B1
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이하권
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주식회사 세야
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Abstract

본 발명은 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레임체; 상기 프레임체 일측에 수직설치된 상태로, 체결요소공급기로부터 제공받은 스크루를 스핀슈팅시켜 상기 프레임체 내로 공급배치된 조립제품에 자동체결하는 전동드라이버; 상기 프레임체 중앙에 거치설치된 상태로, 상기 조립제품의 복수 스크루체결부위가 상기 전동드라이버 직하지점에 순차적으로 위치하도록 프로그램 실행에 의거 상기 조립제품의 포착 및 이를 위한 다관절운동을 자동수행하는 협업로봇; 및, 상기 조립제품의 고정적재를 위해 상기 전동드라이버 하측의 상기 프레임체 중앙부에 연계설치되며, 상기 협업로봇과 연관하여 위치이동을 이루는 슬라이딩테이블;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하고, 상기 슬라이딩테이블은, 상기 조립제품이 상부에 고정적재되며, 상기 협업로봇을 따라 위치이동을 하는 지그파트와, 상기 지그파트를 떠받치도록 그 하측에 배치조립되는 지지파트와, 상기 프레임체에 일체로 연계조립되고, 상기 지지파트가 상측에 배치조립되며, 상기 협업로봇에 의한 상기 지그파트의 위치이동을 안내하는 가이드파트로 이루어짐을 특징으로 하며, 상기 지그파트는, 상기 협업로봇과 연관하여 위치이동을 이루는 무빙패널, 상기 조립제품의 고정적재를 위해 상기 무빙패널 상에 일체로 조립되는 안착지그로 조합되되, 상기 안착지그에는 상기 조립제품의 위치 선정 및 측부 구속에 필요한 다수의 파킹유닛이 미리 정한 부위로부터 각각 일체로 돌출형성되고, 상기 지지파트는, 상기 무빙패널 하부에 일정간격을 두고 각각 배치되는 한 쌍의 지지대, 상기 지지대들을 떠받치는 베이스패널로 조합되며, 상기 가이드파트는, 상기 베이스패널 하측에 배치된 상태로 상기 베이스패널의 종방향 이동을 유도하는 이송대와, 상기 이송대 하측에 배치된 상태로 상기 이송대의 횡방향 이동을 유도하는 레일대로 조합됨을 특징으로 한다.

Description

협업로봇을 이용한 스크루 체결장치{SCREW FASTENING APPARATUS USING THE COLLABORATIVE ROBOT}
본 발명은 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 협업로봇의 동작특성(다관절운동)을 활용 및 작업자와 협력적으로 작업이 이루어져 그 효율을 높일 수 있도록 조립제품의 스크루체결 공정자동화 구축 및 이에 따른 공정정밀도 향상을 도모할 수 있도록 한 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 관한 것이다.
스크루(screw / 또는 "스크루볼트")는 각종 구조물의 체결시 사용되는 체결요소(締結要素, fastening element) 중 하나로써, 비교적 저렴한 비용과 편리한 체결방법을 따르기에 매우 광범위하게 사용된다.
관련하여, 다양한 체결요소가 존재하는 대상으로 자동차(차량)를 꼽을 수 있다. 특히, 자동차의 인스트루먼트패널(instrument panel)에는 계기판, AV헤드유닛, 공조기(conditioning equipment / 공기조화기) 등과 같은 각종 전장품(電裝品, electrical equipment)이 장착되는데, 이들 전장품은 하우징(housing) 체결조립의 공정으로 완성되기 마련이다.
즉, 도 1(a)(b)에 도시된 바와 같이, 조립제품(800)인 상기 하우징은 부속의 연계(내장) 및 조립 편의를 고려, 프론트패널(810)과 스토리지케이스(820)로 분할되는 것이 일반적이며, 이러한 구조관계상 앞서 언급한 체결요소인 스크루(830) 체결로 상호결합된다.
예전에는, 전동드라이버를 이용한 작업자 수작업으로 상기 스크루(830)를 체결하는 작업공정을 실시해 왔는바, 인력에 의한 작업특성상 숙련된 작업자라 하더라도 실수를 유발할 수 있고 이런 경우 생산성이 현저히 떨어지는 문제가 있어 왔다.
전술한 문제점을 다소나마 해결하기 위하여, 대한민국 공개실용신안 제20-1992-0011437호를 통해, 자동차산업이나 전자산업 등의 제품조립 공정라인에서 조립제품에 스크루우(스크루)를 자동으로 체결하는 스크루우 자동 체결장치가 개시된바 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 스크루우 자동체결장치의 구성관계를 나타낸 도면으로써, 종래의 상기 스크루우 자동 체결장치는, 승강용 시린더(911)가 구비된 상측 지지후레임(912)으로 토오크 감지센서(913) 및 토오크 조절나사(914)를 설치하고 하측 지지후레임(912')에는 드라이버헤드(915)를 설치한 멀티드라이버수단(910)과; 일측 하방에 배출구(921)를 형성하되 이에 가이드용 파이프(922)를 접속시켜 상기의 드라이버헤드(915)와 연결시킨 나사공급용피더수단(920)과; 양측에 에어실린더(931)(931') 및 클램퍼(932)(932')를 가지는 클램핑수단(930);과 상호 연동토록 조합 설치하여, 자동적으로 스크루 체결작업을 실시할 수 있도록 구성된다.
종래 기술에 따르면, 콘베이어 벨트를 통해 이송되어 온 게기(800 / 조립제품)를 상기 클램퍼(932)(932')가 클램핑하게 되면, 상기 나사공급용피더수단(920)으로부터 스크루우가 공급된 드라이버헤드(915)가 하강하여 상기한 게기(800)에 스크루우를 자동으로 체결하게 됨으로써, 스크루우 체결작업의 정밀도 및 생산성 향상은 물론 노동력 절감의 효과를 거둘 수 있다.
하지만, 상기 드라이버헤드(915)가 상하 승강작동만 가능한 구조적 관계상, 드라이버헤드(15) 수평위치 이동에 의한 스크루우(이하 "스크루"라 함) 체결위치를 변경할 수가 없어, 외관의 차등으로 체결위치가 제각기 다른 모델의 전장품들 모두에 적용한 스크루체결은 불가능하게 되는 등 사용상 한계의 문제가 있어 왔다.
때문에, 단일 모델에 한정한 스크루체결만 가능할 뿐이거니와, 앞서 설명한 바와 같은 멀티드라이버수단(910)의 승강작동 패턴상, 상기 나사공급용피더수단(920)의 가이드용 파이프(922)가 상기 드라이버헤드(915)에 의해 덩달아 유동됨으로 인하여 드라이버헤드(915)의 이동불안정이 초래되는 문제가 있고, 이 경우 스크루가 정위치에 체결되지 아니함에 따른 하자발생의 문제가 빈번하였다.
(문헌 0001) 대한민국 공개실용신안 제20-1992-0011437호(공개일자 : 1992. 07. 24.) (문헌 0002) 대한민국 등록특허 제10-0171149호(등록일자 : 1998. 10. 17.)
본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전동드라이버 고정상태에서의 협업로봇 다관절운동에 따른 조립제품의 위치이동으로의 공정방식 개선을 통해, 인력에 의한 수작업공정 최소화 및 스크루체결공정의 정밀도를 높일 수 있도록 하는 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 프레임체; 상기 프레임체 일측에 수직설치된 상태로, 체결요소공급기로부터 제공받은 스크루를 스핀슈팅시켜 상기 프레임체 내로 공급배치된 조립제품에 자동체결하는 전동드라이버; 상기 프레임체 중앙에 거치설치된 상태로, 상기 조립제품의 복수 스크루체결부위가 상기 전동드라이버 직하지점에 순차적으로 위치하도록 프로그램 실행에 의거 상기 조립제품의 포착 및 이를 위한 다관절운동을 자동수행하는 협업로봇; 및, 상기 조립제품의 고정적재를 위해 상기 전동드라이버 하측의 상기 프레임체 중앙부에 연계설치되며, 상기 협업로봇과 연관하여 위치이동을 이루는 슬라이딩테이블;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임체는, "L"형 구조를 이룸에 따라 직립부와 단상부가 마련됨으로써, 상기 직립부 내측에 상기 전동드라이버를 세워서 설치 가능하고, 상기 단상부 상 작업대 구비와 상기 작업대 위에 상기 협업로봇을 세워서 설치 가능하며, 상기 직립부와 상기 단상부의 정해진 위치에는, 스크루체결공정을 마친 상기 조립제품의 회수와 이송정렬을 위한 컨베이어, 상기 전동드라이버와 상기 협업로봇 구동을 포함한 스크루체결공정 전반을 구동하는 시스템하드웨어, 상기 시스템하드웨어의 실행과 작업공정 모니터링의 사용자 조작 및 공정현황 정보취득을 위한 제어장비가 설치된다.
더하여, 상기 협업로봇은, 한정된 공간에서 자유롭고도 다양한 작업동작을 수행하는 매니플레이터, 상기 매니플레이터 선단에 일체로 구비되어 상기 슬라이딩테이블 상에 고정적재된 상기 조립제품을 포획할 수 있는 그립퍼로 구성되는 한편, 상기 매니플레이터는, 공간상의 움직임을 인식하는 가속도 센서 3축(X, Y, Z)과 방향성을 감지하는 지자기 센서 3축(X, Y, Z)을 활용한 6축기술의 로봇팔이고, 상기 그립퍼는, 상기 조립제품을 양측에서 압박하는 다수의 그립핑거, 상기 그립핑거의 파지동작을 수행하게 된 베이스모듈로 조합된다.
또한, 상기 슬라이딩테이블은, 상기 조립제품이 상부에 고정적재되며, 상기 협업로봇을 따라 위치이동을 하는 지그파트와, 상기 지그파트를 떠받치도록 그 하측에 배치조립되는 지지파트와, 상기 프레임체에 일체로 연계조립되고, 상기 지지파트가 상측에 배치조립되며, 상기 협업로봇에 의한 상기 지그파트의 위치이동을 안내하는 가이드파트로 이루어진다.
더하여, 상기 그립핑거는, 상기 조립제품 압박시 그 압력에 대응하여 탄력적으로 오므라들어 파지력이 견고토록 하며, 압력 상실시 본래의 형태로 복원되는 형상변형능력이 발휘되는 탄성수지 소재로 이루어진다.
또한, 상기 베이스모듈의 하부에는, 상기 슬라이딩테이블에 구속됨으로써, 상기 슬라이딩테이블이 상기 매니플레이터의 동작을 따라 움직이며 위치이동 가능토록 하기 위한 로킹유닛이 일체로 구비되고, 상기 지지대 간 상호 마주하는 내측 단부에는, 상기 로킹유닛 양단의 구속을 위한 홀딩유닛이 각각 구비된다.
더하여, 상기 지그파트는, 상기 협업로봇과 연관하여 위치이동을 이루는 무빙패널, 상기 조립제품의 고정적재를 위해 상기 무빙패널 상에 일체로 조립되는 안착지그로 조합되되, 상기 안착지그에는 상기 조립제품의 위치 선정 및 측부 구속에 필요한 다수의 파킹유닛이 미리 정한 부위로부터 각각 일체로 돌출형성되고, 상기 지지파트는, 상기 무빙패널 하부에 일정간격을 두고 각각 배치되는 한 쌍의 지지대, 상기 지지대들을 떠받치는 베이스패널로 조합되며, 상기 가이드파트는, 상기 베이스패널 하측에 배치된 상태로 상기 베이스패널의 종방향 이동을 유도하는 이송대와, 상기 이송대 하측에 배치된 상태로 상기 이송대의 횡방향 이동을 유도하는 레일대로 조합된다.
이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치는, 협업로봇 다관절운동에 의거한 조립제품의 위치이동을 수월하고도 정교하게 이룰 수 있어, 인력에 의한 작업량의 대폭 축소가 가능한 효과가 있고, 기존 전동드라이버 상하(또는 좌우) 이동식 장치에서 지적되던 스크루공급호스 유동에 따른 스크루 공급불량 및 그에 따른 장치고장 발생의 원인이 해소되는 효과가 있다.
또한, 한정된 공간에서 자유롭고도 다양한 작업동작을 수행하는 협업로봇의 운동특성으로, 설비공간은 최소화하면서도 작업공정의 수행은 최적화되는 효가를 가져다주며, 이를 통해 공간활용의 장점은 최대한으로 발휘되는 효과가 있다.
이와 함께, 지금까지와 같은 각종 효과 달성으로, 작업자에 의한 번거로운 작업량을 대폭 축소시킬 수 있는 반면 공정자동화를 통한 스크루체결공정의 효율은 극대화되는 효과로, 작업환경 개선의 효과는 물론이거니와 생산성 증대로 인한 기업이익의 창출과 더불어 관련산업 발전 및 활성화에 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.
도 1(a)(b)는 자동차 전장품의 외부구조를 나타낸 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 스크루우 자동체결장치의 구성관계를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치의 구성관계를 나타낸 사시도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 있어서, 전동드라이버와 협업로봇의 연관관계를 예시적으로 나타낸 측면도 및 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 있어서, 협업로봇의 구성관계를 나타낸 요부사시도.
도 6은 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 있어서, 협업로봇의 그립퍼 작용관계를 나타낸 작동예시도.
도 7은 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 있어서, 슬라이딩테이블의 구성관계를 나타낸 요부사시도.
도 8은 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치 작동관계를 단계별로 나타낸 플로차트.
도 9a 내지 도 9k는 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치의 운전과정을 단계적으로 나타낸 예시이미지.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 중 도 3은 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치의 구성관계를 나타낸 사시도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 있어서 전동드라이버와 협업로봇의 연관관계를 예시적으로 나타낸 측면도 및 정면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 있어서 협업로봇의 구성관계를 나타낸 요부사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 있어서 협업로봇의 그립퍼 작용관계를 나타낸 작동예시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치에 있어서 슬라이딩테이블의 구성관계를 나타낸 요부사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치 작동관계를 단계별로 나타낸 플로차트이며, 도 9a 내지 도 9k는 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치의 운전과정을 단계적으로 나타낸 예시이미지이다.
도 3 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치(A)는, 단일장치 구성의 기본(골격)이 되는 프레임체(1)와, 상기 프레임체(1) 일측에 수직설치된 상태로 체결요소공급기(fastening element feeder / 미도시)로부터 제공받은 스크루를 스핀슈팅(spin shooting)시켜 프레임체(1) 내로 공급배치된 조립제품(800)에 자동체결하는 전동드라이버(2)와, 상기 프레임체(1) 중앙에 거치설치된 상태로 조립제품(800)의 복수 스크루체결부위(체결공 위치)가 상기 전동드라이버(2) 직하지점(directly under point)에 순차적으로 위치하도록 프로그램 실행에 의거 상기 조립제품(800)의 포착(捕捉) 및 이를 위한 다관절운동(multi-joint movement)을 자동수행하는 협업로봇(3)과, 조립제품(800)의 고정적재를 위해 상기 전동드라이버(2) 하측의 프레임체(1) 중앙부에 연계설치되며 상기 협업로봇(3)과 연관하여 위치이동(location movement)을 이루는 슬라이딩테이블(4)을 포함하여 구성된다.
프레임체(1)는, 상기 전동드라이버(2)와 협업로봇(3)의 연계장착 그리고 상기 슬라이딩테이블(4)의 연계설치 및 이를 통한 장치단일화를 위하는 섀시구조물(chassis structure)인 것으로, 가볍고 내구성이 뛰어난 알루미늄 소재의 프로파일(profile) 다수를 조립하여 구성된 것이 바람직한바, "L"형 구조를 이룸으로써 직립부(1-1)와 단상부(1-2)가 마련되며, 이에 따라 상기 직립부(1-1) 내측에 전동드라이버(2)를 세워서 설치함이 가능하고 상기 단상부(1-2) 상 작업대(11) 구비와 아울러 상기 작업대(11) 위에 협업로봇(3)을 세워서 설치함이 가능하다.
또한, 상기 직립부(1-1)와 단상부(1-2)의 미리 정한 위치에는, 스크루체결공정을 끝마친 조립제품(800)의 회수와 이송정렬을 위한 컨베이어(12), 상기 전동드라이버(2)와 협업로봇(3) 구동을 포함한 스크루체결공정 전반을 구동하는 시스템하드웨어(13), 상기 시스템하드웨어(h)의 실행 그리고 작업공정 모니터링 등 사용자 조작은 물론 공정현황 정보취득에 필요한 제어장비(14)가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 시스템하드웨어(h)는, 명령어의 해석과 자료의 연산, 비교 등의 처리를 제어하는 중앙처리장치(central processing unit; CPU)와 기본 입출력 체계(BIOS)를 내장하고 주요부품 간의 연계를 주선하는 주회로기판(mainboard), 그리고 서로 다른 장치의 데이터교환을 위한 다수의 인터페이스모듈과 저장매체(HDD 등)를 포함하는 컴퓨팅장비이다.
전동드라이버(2)는, 상기 슬라이딩테이블(4) 상에 준비된 조립제품(800)에 스크루를 자동으로 체결시켜주기 위한 체결장치인 것으로, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 체결요소공급기로부터 제공받은 스크루의 스핀슈팅으로 직하지점에 위치한 상기 조립제품(800)의 스크루체결공에 상기 스크루가 나사식으로 체결되도록 하는 구동관계를 나타낸다.
협업로봇(3)은, 조립제품(800) 포착상태로의 상기 슬라이딩테이블(4) 위치이동과 상기 조립제품(800)의 회수를 위한 물체이동장치인 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 한정된 공간에서 자유롭고도 다양한 작업동작을 수행하는 매니플레이터(31)와, 상기 매니플레이터(31) 선단에 일체로 구비되어 상기 슬라이딩테이블(4) 상에 고정적재된 조립제품(800)을 포획할 수 있는 그립퍼(32)로 구성된다.
상기 매니플레이터(manipulator, 31)는, 공간상의 움직임을 인식하는 가속도 센서 3축(X, Y, Z)과 방향성을 감지하는 지자기 센서 3축(X, Y, Z)을 활용한 6축기술의 로봇팔로써, 단일동작의 3축기술 수준을 넘어선 연속동작을 수행할 수 있다.
상기 그립퍼(gripper, 32)는, 조립제품(800)을 양측에서 압박하는 다수의 그립핑거(grip finger, 321)와, 상기 그립핑거(321)의 파지동작을 수행하게 된 베이스모듈(base module, 322)로 조합된다.
여기서, 상기 그립핑거(321)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 조립제품(800) 압박시 그 압력에 대응하여 탄력적으로 오므라들어 견고한 파지력이 형성되도록 하고 압력 상실시 본래의 형태로 복원되는 형상변형능력이 발휘되는 탄성(彈性)수지 소재로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 베이스모듈(322)의 하부에는, 차후 설명할 상기 슬라이딩테이블(4)에 구비되는 홀딩유닛에 구속됨으로써, 슬라이딩테이블(4)이 상기 매니플레이터(31)의 동작을 따라 움직이며 위치이동 가능토록 하기 위한 로킹유닛(322-1)이 일체로 구비되어 있다.
슬라이딩테이블(4)은, 조립제품(800)의 고정적재 및 상기 협업로봇(3)과 연관한 상기 조립제품(800)의 위치변경을 위한 이동거치수단인 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 스크루체결을 하고자 하는 조립제품(800)이 상부에 고정적재되며 상기 협업로봇(3)을 따라 위치이동을 하는 지그파트(41)와, 상기 지그파트(41)를 떠받치도록 그 하측에 배치조립되는 지지파트(42)와, 상기 프레임체(1)에 일체로 연계조립되고 지지파트(42)가 상측에 배치조립되며 협업로봇(3)에 의한 상기 지그파트(41)의 위치이동을 안내하는 가이드파트(43)로 이루어진다.
상기 지그파트(41)는, 상기 협업로봇(3)과 연관하여 위치이동을 이루는 무빙패널(411)과, 조립제품(800)의 고정적재를 위해 상기 무빙패널(411) 상에 일체로 조립되는 안착지그(412)로 조합된다.
또한, 상기 안착지그(412-1)에는, 조립제품(800)의 위치 선정 및 측부 구속에 필요한 다수의 파킹유닛(412-1)이 미리 정한 부위로부터 각각 일체로 돌출형성되어 있다.
상기 지지파트(42)는, 상기 무빙패널(411) 하부에 일정간격을 두고 각각 배치되는 한 쌍의 지지대(421)와, 상기 지지대(421)들을 떠받치는 베이스패널(422)로 조합된다.
여기서, 상기 지지대(421) 간 상호 마주하는 내측 단부에는, 상기 협업로봇(3)의 그립퍼(32) 베이스모듈(322)에 구비된 로킹유닛(322-1) 양단의 구속을 위한 홀딩유닛(421-1)이 각각 구비되어 있다.
상기 가이드파트(43)는, 상기 베이스패널(422) 하측에 배치된 상태로 베이스패널(422)의 종방향(전후) 이동을 유도하는 이송대(431)와, 상기 이송대(431) 하측에 배치된 상태로 이송대(431)의 횡방향(좌우) 이동을 유도하는 레일대(432)로 조합된다.
미 설명부호, (422-1)은 상기 슬라이딩테이블 지지파트의 베이스패널 하단에 길이방향을 따라 부착된 가이드레일(guide rail)이고, (432-1)은 상기 슬라이딩테이블 가이드파트의 레일대 상단에 길이방향을 따라 부착된 가이드레일이다.
상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치(A)의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명을 이용한 스크루체결공정의 단계를 간략히 하자면, 도 8에 도시된 바와 같이, 작업자가 조립제품(800)을 슬라이딩테이블(4)의 안착지그(412) 상에 고정적재하는 단계(S100), 상기 제어장비(14)의 조작을 통한 장치운전 및 시스템하드웨어(13)를 구동하는 단계(S200), 상기 시스템하드웨어(13) 구동에 의한 협업로봇(3) 관절운동에 따른 상기 협업로봇(3)의 그립퍼(32) 이동 및 상기 그립퍼(32)의 조립제품(800) 포착의 단계(S300), 상기 협업로봇(3)과 연관한 상기 슬라이딩테이블(4)의 무빙패널(411) 위치이동에 따른 상기 안착지그(412) 위치변경(전동드라이버 직하지점으로의 조립제품 스크루체결공들의 순차적 이동배치)의 단계(S400), 상기 전동라이버(2) 작동에 의한 스크루체결의 단계(S500), 상기 협업로봇(3)에 의한 조립제품(800)의 컨베이어(12) 이동적재의 단계(S600), 작업자에 의한 조립제품(800) 회수(또는 다음공정으로의 조립제품 이송)의 단계(S700)로 크게 구분할 수 있다.
전술한바에 의거, 도 9a에 도시된 바와 같이, 부속이 연계 및 조립된 프론트패널(도 1, 810)과 스토리지케이스(도 1, 820)이 가조립된 조립제품(800)을 작업자가 상기 슬라이딩테이블(4) 지그파트(41)의 안착지그(412) 상에 고정적재시킨 후, 상기 프레임체(1)에 설치된 제어장비(14)를 조작하여 장치운전을 시작하고 시스템하드웨어(13)를 구동시켜 상기 시스템하드웨어(13) 프로그램 실행에 의거한 전동드라이버(2)와 협업로봇(3)의 연계구동 및 이에 따른 스크루체결공정이 진행되도록 한다.
이렇듯, 상기와 같이 장치운전의 시작 및 시스템하드웨어(13) 프로그램이 실행되면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 협업로봇(3)의 매니플레이터(31)가 정해진 관절운동을 하게 되는 것이며, 결국 프로그램에 의해 결정된 좌표를 따라 상기 매니플레이터(31) 선단의 그립퍼(32)가 상기 안착지그(412) 상에 고정적재된 조립제품(800)을 포착하게 된다.
이때, 상기 그립퍼(32)는 베이스모듈(322) 하부에 일체로 구비된 로킹유닛(322-1)이 상기 슬라이딩테이블(4) 지지파트(42)의 지지대(421)들의 내측 단부에 구비된 상기 홀딩유닛(421-1)에 구속됨으로써, 슬라이딩테이블(4)이 상기 매니플레이터(31)의 관절운동에 의해 위치이동을 하는 상기 그립퍼(32)와 연관하여 전후좌우로 따라 움직이게 된다.
이로써, 도 9c 내지 도 9g에 도시된 바와 같이, 상기 안착지그(412) 상에 고정적재된 조립제품(800)이 더불어 위치변경을 이루어 상기 조립제품(800)의 각부에 형성된 스크루체결공들이 상기 전동드라이버(2)의 직하지점에 순차적으로 배치되는 것이며, 그 과정에서 상기 전동드라이버(2)가 각 스크루체결공 안으로 체결요소공급기로부터 제공받은 스크루를 스핀슈팅시키는 것에 의해 체결되는 것이다.
계속해서, 지금까지와 같은 설명을 통해 조립제품(800)에 스크루체결이 완료되면, 도 9h에 도시된 바와 같이, 상기 협업로봇(3)의 그립퍼(32)가 상기 조립제품(800)을 최초의 위치로 이동시킨 다음, 도 9i에 도시된 바와 같이, 상기 조립제품(800)을 안착지그(412)로부터 인출, 도 9j 및 도 9k에 도시된 바와 같이, 컨베이어(12) 상에 적재하는 것을 끝으로 스크루체결공정이 마무리될 수 있다.
마지막으로, 작업자가 상기 컨베이어(12) 상에 적재된 조립제품(800)을 회수하거나 다음공정으로 이동시키는 작업으로 모든 공정을 최종 완료하게 된다.
정리하여, 본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치(A)에 의하면, 상기 협업로봇(3) 다관절운동에 의거한 조립제품(800)의 위치이동을 수월하고도 정교하게 이룰 수 있어, 인력에 의한 작업량의 대폭 축소가 가능하고, 상기 전동드라이버(2) 상하(또는 좌우) 이동식 장치에서 지적되던 스크루공급호스 유동에 따른 스크루 공급불량 및 그에 따른 장치고장 발생의 원인이 해소되는 효과를 거둘 수 있다.
이와 함께, 한정된 공간에서 자유롭고도 다양한 작업동작을 수행하는 상기 협업로봇(3)의 운동특성으로, 설비공간은 최소화하면서도 작업공정의 수행은 최적화되는 효가를 거둘 수 있고, 이를 통해 공간활용의 장점은 최대한 발휘되는 효과를 거둘 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
A : 스크루 체결장치, 1 : 프레임체
2 : 전동드라이버, 3 : 협업로봇
4 : 슬라이딩테이블, 11 : 작업대
12 : 컨베이어, 31 : 매니플레이터
32 : 그립퍼, 41 : 지그파트
42 : 지지파트, 43 : 가이드파트
321 : 그립핑거, 322 : 베이스모듈
322-1 : 로킹유닛, 411 : 무빙패널
412 : 안착지그, 412-1 : 파킹유닛
421 : 지지대, 421-1 : 홀딩유닛
422 : 베이스패널, 431 : 이송대
432 : 레일대

Claims (7)

  1. 프레임체;
    상기 프레임체 일측에 수직설치된 상태로, 체결요소공급기로부터 제공받은 스크루를 스핀슈팅시켜 상기 프레임체 내로 공급배치된 조립제품에 자동체결하는 전동드라이버;
    상기 프레임체 중앙에 거치설치된 상태로, 상기 조립제품의 복수 스크루체결부위가 상기 전동드라이버 직하지점에 순차적으로 위치하도록 프로그램 실행에 의거 상기 조립제품의 포착 및 이를 위한 다관절운동을 자동수행하는 협업로봇; 및,
    상기 조립제품의 고정적재를 위해 상기 전동드라이버 하측의 상기 프레임체 중앙부에 연계설치되며, 상기 협업로봇과 연관하여 위치이동을 이루는 슬라이딩테이블;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하고,
    상기 슬라이딩테이블은, 상기 조립제품이 상부에 고정적재되며, 상기 협업로봇을 따라 위치이동을 하는 지그파트와,
    상기 지그파트를 떠받치도록 그 하측에 배치조립되는 지지파트와,
    상기 프레임체에 일체로 연계조립되고, 상기 지지파트가 상측에 배치조립되며, 상기 협업로봇에 의한 상기 지그파트의 위치이동을 안내하는 가이드파트로 이루어짐을 특징으로 하며,
    상기 지그파트는, 상기 협업로봇과 연관하여 위치이동을 이루는 무빙패널, 상기 조립제품의 고정적재를 위해 상기 무빙패널 상에 일체로 조립되는 안착지그로 조합되되, 상기 안착지그에는 상기 조립제품의 위치 선정 및 측부 구속에 필요한 다수의 파킹유닛이 미리 정한 부위로부터 각각 일체로 돌출형성되고,
    상기 지지파트는, 상기 무빙패널 하부에 일정간격을 두고 각각 배치되는 한 쌍의 지지대, 상기 지지대들을 떠받치는 베이스패널로 조합되며,
    상기 가이드파트는, 상기 베이스패널 하측에 배치된 상태로 상기 베이스패널의 종방향 이동을 유도하는 이송대와, 상기 이송대 하측에 배치된 상태로 상기 이송대의 횡방향 이동을 유도하는 레일대로 조합됨을 특징으로 하는 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임체는, "L"형 구조를 이룸에 따라 직립부와 단상부가 마련됨으로써,
    상기 직립부 내측에 상기 전동드라이버를 세워서 설치 가능하고, 상기 단상부 상 작업대 구비와 상기 작업대 위에 상기 협업로봇을 세워서 설치 가능하며,
    상기 직립부와 상기 단상부의 정해진 위치에는, 스크루체결공정을 마친 상기 조립제품의 회수와 이송정렬을 위한 컨베이어, 상기 전동드라이버와 상기 협업로봇 구동을 포함한 스크루체결공정 전반을 구동하는 시스템하드웨어, 상기 시스템하드웨어의 실행과 작업공정 모니터링의 사용자 조작 및 공정현황 정보취득을 위한 제어장비가 설치됨을 특징으로 하는 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 협업로봇은, 한정된 공간에서 자유롭고도 다양한 작업동작을 수행하는 매니플레이터, 상기 매니플레이터 선단에 일체로 구비되어 상기 슬라이딩테이블 상에 고정적재된 상기 조립제품을 포획할 수 있는 그립퍼로 구성되는 한편,
    상기 매니플레이터는, 공간상의 움직임을 인식하는 가속도 센서 3축(X, Y, Z)과 방향성을 감지하는 지자기 센서 3축(X, Y, Z)을 활용한 6축기술의 로봇팔이고,
    상기 그립퍼는, 상기 조립제품을 양측에서 압박하는 다수의 그립핑거, 상기 그립핑거의 파지동작을 수행하게 된 베이스모듈로 조합됨을 특징으로 하는 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 그립핑거는, 상기 조립제품 압박시 그 압력에 대응하여 탄력적으로 오므라들어 파지력이 견고토록 하며,
    압력 상실시 본래의 형태로 복원되는 형상변형능력이 발휘되는 탄성수지 소재로 이루어짐을 특징으로 하는 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 베이스모듈의 하부에는, 상기 슬라이딩테이블에 구속됨으로써, 상기 슬라이딩테이블이 상기 매니플레이터의 동작을 따라 움직이며 위치이동 가능토록 하기 위한 로킹유닛이 일체로 구비되고,
    상기 지지대 간 상호 마주하는 내측 단부에는, 상기 로킹유닛 양단의 구속을 위한 홀딩유닛이 각각 구비됨을 특징으로 하는 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치.
  7. 삭제
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