KR102304897B1 - 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치는, 베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 구비되어 작업로봇에 장착되는 다종의 툴 중 선택된 툴을 거치할 수 있도록 구비되는 툴 거치모듈을 포함하는 헤드 어셈블리를 포함하는 툴 교체유닛 및 상기 툴 교체유닛의 하부에 구비되며, 이동 가능하게 형성되는 이동유닛을 포함하여, 작업로봇이 배치되어 공정 작업이 이루어지는 플랫폼 내를 자동 또는 수동 제어에 의해 이동하며 상기 작업로봇에 장착되는 툴의 교체를 수행한다.

Description

작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치{Movable Tool Changing Apparatus for Changing Tool of Working Robot}

본 발명은 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동 가능하게 형성되어, 작업로봇이 배치되어 공정 작업이 이루어지는 플랫폼 내를 자동 또는 수동 제어에 의해 이동하며 상기 작업로봇에 장착되는 툴의 교체를 수행할 수 있도록 하는 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치에 관한 것이다.

최근에는 ICT(정보통신기술-IoT, AI, 빅데이터 등)가 발전함에 따라, 공장에 있어서도 제품의 기획, 설계, 생산, 유통, 판매 등 전 생산 과정을 자동화하여 최소 비용과 시간으로 고객 맞춤형 제품을 생산하는 진화된 스마트 공장을 만들고자 하는 움직임이 활발하다.

이러한 스마트 공장이 만들어지기 위해서는 다양한 상품을 생산하거나 판매하기 위해 공통적으로 사용하는 작업 공간을 다수 개 두고, 이를 생산 플랫폼으로 하여 ICT로 통합하는 과정이 필요하다.

특히 이와 같은 스마트 공장의 예로서 자동차의 조립라인이나 부품 가공라인과 같은 산업현장에서는, 일정 면적의 생산플랫폼 내에서 용접, 조립, 가공 등과 같은 작업을 수행하는 작업로봇이 배치된다. 그리고 작업로봇은 수행하는 작업의 종류에 따라 용접 건, 행거, 조립용 매니풀레이터 등 다양한 툴을 교체할 수 있도록 형성된다.

이러한 작업로봇은 공정 수행 중 상기와 같은 다종의 툴을 적절하게 교체하며 작업을 수행할 필요가 있으나, 종래의 경우 작업로봇의 툴을 교체하기 위해서는 공정 자체를 일시 중단시킨 상태에서 작업자가 투입되어, 상기 작업로봇의 툴을 수동으로 교체하는 방식이 이루어지고 있었다.

이와 같은 방식은 공정 자체가 일시적으로 중단되어야 하므로 생산성을 저하시키는 원인이 될 뿐 아니라, 인력이 소요되므로 운용 비용이 증가하게 되는 문제가 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 작업로봇의 툴 교체 작업을 수행하는 툴 교체장치를 이동식으로 구성하여, 공정 작업이 이루어지는 플랫폼 내를 자동 또는 수동 제어에 의해 이동하며 작업로봇에 대한 툴 교체 작업을 수행할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치는, 베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 구비되어 작업로봇에 장착되는 다종의 툴 중 선택된 툴을 거치할 수 있도록 구비되는 툴 거치모듈을 포함하는 헤드 어셈블리를 포함하는 툴 교체유닛 및 상기 툴 교체유닛의 하부에 구비되며, 이동 가능하게 형성되는 이동유닛을 포함하여, 작업로봇이 배치되어 공정 작업이 이루어지는 플랫폼 내를 자동 또는 수동 제어에 의해 이동하며 상기 작업로봇에 장착되는 툴의 교체를 수행한다.

이때 상기 이동유닛은, 회전 구동을 통해 상기 이동유닛을 선형 이동시키는 한 쌍의 드라이브휠 및 상기 드라이브휠 주변에 배치되는 복수 개의 캐스터휠을 포함할 수 있다.

그리고 상기 툴 교체유닛은, 상기 헤드 어셈블리로부터 하부로 연장되는 연장바 및 상기 연장바의 하단에서 기 설정된 면적을 가지도록 형성되어 상기 이동유닛 상에 안착되며, 상기 헤드 어셈블리를 지지하는 지지플레이트를 포함할 수 있다.

또한 상기 지지플레이트는, 상기 이동유닛에 대해 소정 범위에서 전후 이동 및 좌우 이동 가능하게 형성될 수 있다.

이때 상기 지지플레이트는, 상기 이동유닛에 대해 로테이팅 가능하게 형성될 수 있다.

더불어 상기 지지플레이트는, 상기 이동유닛에 대해 소정 방향으로 틸팅 가능하게 형성될 수 있다.

그리고 상기 헤드 어셈블리는 상기 지지플레이트에 대해 전후 방향의 회전축을 기준으로 회전 가능하게 형성될 수 있다.

한편 상기 베이스프레임은, 좌우 방향으로 연장되는 베이스부 및 상기 베이스부의 양단부에서 전방 또는 후방 중 적어도 어느 한 방향 측으로 연장되고, 끝단에 상기 툴 거치모듈이 구비되는 복수 개의 거치연장부를 포함할 수 있다.

이때 상기 거치연장부는 상기 베이스부에 대해 상하 방향의 회전축을 기준으로 회전 가능하게 연결되어, 회전 각도에 따라 각 거치연장부에 구비되는 거치모듈 간의 상대 거리를 조절 가능하게 형성될 수 있다.

또한 상기 헤드 어셈블리는, 상기 툴 거치모듈의 상부를 선택적으로 덮도록 상기 베이스프레임에 틸팅 가능하게 구비되는 커버모듈을 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치는, 툴 교체유닛이 이동유닛 상에 거치되어 공정 작업이 이루어지는 플랫폼 내를 자동 또는 수동 제어에 의해 이동할 수 있도록 형성됨에 따라, 작업자의 투입 없이 실시간으로 작업로봇에 대한 툴 교체 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 다종의 툴을 거치한 상태로 이동하는 과정에서, 이동 방향과 무게중심을 고려하여 밸런스를 조정하는 다수의 기능을 포함하여, 안전하고 신속한 이동이 이루어질 수 있도록 하는 장점을 가진다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 이동형 툴 교체장치가 공정 작업이 이루어지는 플랫폼 내에 설치된 작업로봇 사이를 이동하며 툴 교체 작업을 수행하는 모습을 나타낸 도면;
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치의 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치에 있어서, 지지플레이트의 구동 형태를 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치에 있어서, 헤드 어셈블리의 구동 형태를 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치에 있어서, 거치연장부가 회전 구동하는 모습을 나타낸 도면; 및
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치에 있어서, 거치연장부가 회전 구동하는 모습을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 이동형 툴 교체장치(100)가 공정 작업이 이루어지는 플랫폼 내에 설치된 작업로봇(10) 사이를 이동하며 유지보수를 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공정 작업이 이루어지는 플랫폼(R) 내에는 작업로봇(10)이 각각 구비되는 복수 개의 사이트(R1~R9)를 포함할 수 있다.

작업로봇(10)은 용접, 조립, 가공 등과 같은 작업을 수행하는 로봇으로서, 장착되는 툴의 종류에 따라 해당되는 작업을 수행할 수 있도록 형성되며, 미리 설정된 작업 스케줄러에 따라 작업을 수행하게 된다.

그리고 본 발명에 따른 이동형 툴 교체장치(100)는, 상기와 같은 공정작업이 이루어지는 플랫폼 내를 자동 또는 수동 제어에 의해 이동하며, 상기 작업로봇(10)의 툴 교체 작업을 수행하게 된다.

이때 이동형 툴 교체장치(100)는 미리 할당된 유지보수타임에 각 용접라인(10) 사이의 경로를 이동하며 툴 교체를 수행하도록 형성될 수도 있으며, 또는 공정작업이 이루어지고 있는 과정에서 상기 작업 스케줄러에 의해 운용되는 무인운반차 등의 동선을 고려하여 함께 이동되며 툴 교체를 수행하도록 할 수도 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치(100)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치(100)는 툴 교체유닛(120)과, 이동유닛(110)을 포함한다.

그리고 상기 툴 교체유닛(120)은 베이스프레임(160)과, 상기 베이스프레임(160)에 구비되어 작업로봇에 장착되는 다종의 툴(T) 중 선택된 툴(T)을 거치할 수 있도록 구비되는 툴 거치모듈(170)을 포함하는 헤드 어셈블리(150)를 포함한다.

본 실시예예서 상기 베이스프레임(160)은, 좌우 방향으로 연장되는 베이스부(162)와, 상기 베이스부(162)의 양단부에서 전방 또는 후방 중 적어도 어느 한 방향 측으로 연장되고, 끝단에 상기 툴 거치모듈(170)이 구비되는 복수 개의 거치연장부(164)를 포함한다.

또한 상기 툴 거치모듈(170)은 상기 거치연장부(164)로부터 돌출된 형태로 형성되며, 툴(T)에 형성된 거치용 그립이 걸릴 수 있도록 L자 형태의 형상을 가질 수 있다.

이때 본 실시예의 경우 상기 헤드 어셈블리(150)는, 상기 툴 거치모듈(170)의 상부를 선택적으로 덮도록 상기 베이스프레임(160)에 틸팅 가능하게 구비되는 커버모듈(180)을 더 포함하는 형태를 가진다.

상기 커버모듈(180)은 상방으로 회전될 경우 상기 툴 거치모듈(170)을 외부로 노출시키게 되며, 하방으로 회전될 경우에는 상기 툴 거치모듈(170)을 덮어 외부로 노출되지 않도록 함에 따라, 상기 툴(T) 및 상기 툴 거치모듈(170)을 외부의 충격 등으로부터 보호할 수 있다.

본 실시예에서 상기 커버모듈(180)은 전체적으로 부채꼴 형태의 부재로 소정 면적으로 가지도록 넓게 형성된 형태를 가지나, 상기 커버모듈(180)의 형태는 본 실시예만으로 제한되지 않음은 물론이다.

한편 상기 툴 교체유닛(120)은, 상기 헤드 어셈블리(150)로부터 하부로 연장되는 연장바(130)와, 상기 연장바(130)의 하단에서 기 설정된 면적을 가지도록 형성되어 상기 이동유닛(110) 상에 안착되며, 상기 헤드 어셈블리(150)를 지지하는 지지플레이트(140)를 더 포함할 수 있다.

그리고 본 실시예에서 상기 이동유닛(110)은, 회전 구동을 통해 상기 이동유닛(110)을 선형 이동시키는 한 쌍의 드라이브휠(112)과, 상기 드라이브휠(112) 주변에 배치되는 복수 개의 캐스터휠(114)을 포함하여, 선형 이동 및 선회가 가능하게 형성된다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지플레이트(140)는 상기 이동유닛(110)에 대해 소정 범위에서 전후 이동 및 좌우 이동 가능하게 형성될 수 있다.

더불어 상기 지지플레이트(140)는 상기 이동유닛(110)에 대해 로테이팅 가능하게 형성되거나, 상기 이동유닛(110)에 대해 소정 방향으로 틸팅 가능하게 형성될 수도 있다.

이는 본 발명의 이동형 툴 교체장치(100)의 작업 반경을 보다 넓게 확보하여 툴 교체 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하고, 동시에 복수 개의 툴 거치모듈(170)에 거치된 다양한 툴(T)에 의해 상기 툴 교체유닛(120)의 무게중심이 일측으로 편심된 상태를 보상하도록 함으로써 전체적인 밸런싱을 맞추는 기능을 수행할 수 있도록 한다.

도시되지는 않았으나, 본 발명의 이동형 툴 교체장치(100)에는 상기 툴(T)의 거치에 의해 변화하는 전체 밸런스를 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부가 구비될 수 있으며, 별도로 구비되는 제어부는 상기 센서부의 측정 결과와, 이동형 툴 교체장치(100)의 이동 방향 및 이동 속도 등을 고려하여, 이에 적합하게 상기 지지플레이트(140)의 구동을 제어할 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치(100)에 있어서, 헤드 어셈블리(150)의 구동 형태를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 헤드 어셈블리(150)는 상기 지지플레이트(130)에 대해 전후 방향의 회전축을 기준으로 회전 가능하게 형성될 수 있다.

따라서 본 발명은 전술한 지지플레이트(140)의 구동 제어와 마찬가지로, 상기 제어부가 상기 헤드 어셈블리(150)의 회전을 제어하도록 함에 따라 전체적인 밸런스 조정을 수행할 수 있다.

그리고 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치(100)에 있어서, 거치연장부(164)가 회전 구동하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 베이스프레임(160)의 상기 거치연장부(164)는 상기 베이스부(162)에 대해 상하 방향의 회전축(165)을 기준으로 회전 가능하게 연결되어, 회전 각도에 따라 각 거치연장부(164)에 구비되는 거치모듈(170) 간의 상대 거리를 조절 가능하게 형성된다.

이와 같은 구동 형태 역시 이동형 툴 교체장치(100)의 작업 반경을 보다 넓게 확보하여 툴 교체 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하고, 동시에 복수 개의 툴 거치모듈(170)에 거치된 다양한 툴(T)에 의해 상기 툴 교체유닛(120)의 무게중심이 일측으로 편심된 상태를 보상하도록 함으로써 전체적인 밸런싱을 맞추는 기능을 수행하기 위한 것이다.

또한 상기 거치연장부(164)의 회전은 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 툴 교체장치(100)에 있어서, 거치연장부(164)가 회전 구동하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예의 경우, 전술한 도 6과 같이 상기 베이스프레임(160)의 상기 거치연장부(164)는 상기 베이스부(162)에 대해 상하 방향의 회전축(165)을 기준으로 회전 가능하게 연결되어, 회전 각도에 따라 각 거치연장부(164)에 구비되는 거치모듈(170) 간의 상대 거리를 조절 가능하게 형성된다.

다만, 본 실시예에서 상기 베이스프레임(160)은, 좌우 방향으로 연장되는 베이스부(162)와, 상기 베이스부(162)의 양단부에서 전방 및 후방 각각의 방향으로 연장되고, 끝단에 상기 툴 거치모듈(170)이 구비되는 4개의 거치연장부(164)를 포함한다는 특징을 가진다.

이에 따라 본 실시예는 총 4개의 거치연장부(164)에 의해 모다 용이하게 전체 밸런스를 조정하도록 할 수 있으며, 또한 한번의 이송으로 보다 많은 작업을 수행하도록 할 수 있다.

또한 서로 대응되는 전후 한 쌍의 거치연장부(164)는 상기 베이스부(162)에 형성된 회전축(165)을 서로 공유하도록 형성되며, 서로 독립적으로 회전 각도를 제어할 수 있도록 형성된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 작업로봇
100: 이동형 툴 교체장치
110: 이동유닛
112: 드라이브휠
114: 캐스터휠
120: 툴 교체유닛
130: 연장바
140: 지지플레이트
150: 헤드 어셈블리
160: 베이스프레임
162: 베이스부
164: 거치연장부
170: 툴 거치모듈
180: 커버모듈

Claims (10)

1. 베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 구비되어 작업로봇에 장착되는 다종의 툴 중 선택된 툴을 거치할 수 있도록 구비되는 툴 거치모듈을 포함하는 헤드 어셈블리를 포함하는 툴 교체유닛; 및
   상기 툴 교체유닛의 하부에 구비되며, 이동 가능하게 형성되는 이동유닛;
   을 포함하여,
   작업로봇이 배치되어 공정 작업이 이루어지는 플랫폼 내를 자동 또는 수동 제어에 의해 이동하며 상기 작업로봇에 장착되는 툴의 교체를 수행하되,
   상기 툴 교체유닛은, 상기 헤드 어셈블리로부터 하부로 연장되는 연장바, 및 상기 연장바의 하단에서 기 설정된 면적을 가지도록 형성되어 상기 이동유닛 상에 안착되며, 상기 헤드 어셈블리를 지지하는 지지플레이트를 포함하며,
   상기 지지플레이트는, 상기 이동유닛에 대해 소정 범위에서 전후 이동 및 좌우 이동 가능하게 형성되는,
   작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동유닛은,
   회전 구동을 통해 상기 이동유닛을 선형 이동시키는 한 쌍의 드라이브휠; 및
   상기 드라이브휠 주변에 배치되는 복수 개의 캐스터휠;
   을 포함하는 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 지지플레이트는,
   상기 이동유닛에 대해 로테이팅 가능하게 형성되는 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 지지플레이트는,
   상기 이동유닛에 대해 소정 방향으로 틸팅 가능하게 형성되는 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 헤드 어셈블리는 상기 지지플레이트에 대해 전후 방향의 회전축을 기준으로 회전 가능하게 형성되는 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 베이스프레임은,
   좌우 방향으로 연장되는 베이스부; 및
   상기 베이스부의 양단부에서 전방 또는 후방 중 적어도 어느 한 방향 측으로 연장되고, 끝단에 상기 툴 거치모듈이 구비되는 복수 개의 거치연장부;
   를 포함하는 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 거치연장부는 상기 베이스부에 대해 상하 방향의 회전축을 기준으로 회전 가능하게 연결되어, 회전 각도에 따라 각 거치연장부에 구비되는 거치모듈 간의 상대 거리를 조절 가능하게 형성되는 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 헤드 어셈블리는, 상기 툴 거치모듈의 상부를 선택적으로 덮도록 상기 베이스프레임에 틸팅 가능하게 구비되는 커버모듈을 더 포함하는 작업로봇용 툴 교체를 위한 이동형 툴 교체장치.

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