KR102459650B1

KR102459650B1 - 로봇 자동화 공작기계, 이에 이용되는 로봇 핸들러 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102459650B1
Application number: KR1020220017463A
Authority: KR
Inventors: 한호
Original assignee: 주식회사 한스머신; 한호
Priority date: 2022-02-10
Filing date: 2022-02-10
Publication date: 2022-10-27

Abstract

본 발명은 밀링 머신, 드릴링 머신, 보링 머신 등 피가공물에 대한 여러 가지 가공 공정이 정밀하게 이루어지는 공작기계에 있어서, 피가공물을 트레이를 이용하여 테이블에 로드시키거나 언로드시키며, 이러한 트레이의 로드 및 언로드를 작업자의 개입 없이 로봇을 이용하여 정확하고 신속하게, 그리고 자동으로 이루어지도록 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 로봇 자동화 공작기계, 이에 이용되는 로봇 핸들러 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

로봇 자동화 공작기계, 이에 이용되는 로봇 핸들러 및 그 제어방법{ROBOT-AUTOMATED MACHINE TOOL, ROBOT HANDLER USED TO MACHINE TOOL AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 피가공물에 대한 드릴링, 밀링, 보링 등의 가공 작업을 수행하는 공작기계에서 로봇을 이용하여 트레이의 로드 및 언로드 작업을 자동으로 수행할 수 있도록 하는 로봇 자동화 공작기계, 이에 이용되는 로봇 핸들러 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 선반(Machining Center)을 비롯하여 밀링 머신, 드릴링 머신, 보링 머신, 연삭 머신 등 피가공물의 절삭 가공 등을 정밀하게 수행할 수 있도록 만들어진 기계장치이다.

이와 같은 공작기계는 피가공물을 테이블 위에 올려놓고 적당한 가공기를 주축장치에 장착하여 상하 좌우로의 이동 및 회전이 이루어지도록 하면서 피가공물을 원하는 상태로 가공할 수 있도록 구비된다.

등록특허공보 제10-0956126호 등의 선행기술문헌에서 개시한 바와 같은 종래의 공작기계는 베드 위에서 이동 가능하도록 구비되는 테이블에 피가공물을 세팅하면 그 테이블 상에 세팅된 피가공물에 대해 가공기가 밀링, 드릴링 등의 가공 작업을 수행하도록 구성되었었다.

피가공물에 대한 밀링, 드릴링 등의 가공은 상당한 정확도를 요구하기 때문에 종래의 공작기계에서는 피가공물이 테이블 상에 정확하게 세팅되는 과정에서 숙련된 작업자의 수작업이 필요하였었다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 공작기계의 경우 피가공물의 세팅 등의 과정에서 숙련된 작업자의 수작업에 의존함에 따라 가공 공정의 지연과 수득율의 저하 등 생산성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 예컨대 등록특허공보 제10-1825832호와 같은 선행기술문헌에서는 자동으로 피가공물을 운송시키는 자동운송장치를 드릴링 머신에 장착하여 자동으로 피가공물이 세팅되도록 하는 기술을 제시하였다.

그러나, 상기한 선행기술문헌에서 제시하는 자동운송장치는 인쇄회로기판에 한정하여 그에 맞는 자동화 기술에 대해 제시할 뿐이며, 촬영장치와 계산장치 등의 복잡한 부가 장치와 기기가 필요하다는 점에서 공작기계에 범용으로 이용하기에는 한계가 있다는 문제점이 있다.

[선행기술문헌]

등록특허공보 제10-1825832호

등록특허공보 제10-0809925호

공개특허공보 제2003-0067798호

등록특허공보 제10-0956126호

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계는, 베드 위에 이동 가능하도록 설치되며 피가공물이 놓이는 테이블 장치; 상기 테이블 장치에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치; 상기 주축장치를 지지하며 상기 테이블 장치 상의 피가공물을 상기 가공기가 가공하는 가공공간부를 형성하는 머신몸체; 상기 피가공물을 고정하여 상기 테이블 장치에 로드되는 트레이 다수가 적재되는 스태커; 및 상기 테이블 장치로부터 가공이 완료된 트레이를 파지하여 언로드하고, 상기 스태커로부터 가공할 트레이를 파지하여 상기 테이블 장치에 로드하는 로봇 핸들러를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 가공공간부를 사이에 두고 일측에 상기 스태커가 설치되고, 타측에 상기 로봇 핸들러가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 가공공간부를 개폐하도록 구성되며, 상기 테이블 장치에 로드된 트레이의 피가공물에 대한 가공이 이루어지는 동안에는 폐쇄되고, 상기 로봇 핸들러에 의한 트레이의 언로드와 로드가 이루어질 때에는 개방이 되는 스크린 도어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 로봇 핸들러는, 공간 좌표계를 이루는 3축의 각 축 방향을 중심으로 회전할 수 있는 로봇암과, 상기 로봇암의 단부에 상기 트레이의 일측에 구비된 트레이 그립을 파지하는 그립퍼를 포함하여, 피가공물에 대한 가공이 완료된 후 상기 테이블 장치 상의 트레이의 트레이 그립을 상기 그립퍼가 파지하도록 상기 로봇암을 동작시키고 상기 로봇암이 동작하여 상기 그립퍼에 의해 파지된 트레이를 상기 스태커에 적재되도록 하며, 상기 스태커에서 가공할 트레이의 트레이 그립을 상기 그립퍼가 파지하고 상기 파지된 트레이가 상기 테이블 장치에 로드되도록 상기 로봇암을 동작시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 트레이는, 상기 피가공물을 고정시키는 복수의 고정클립과, 상기 고정클립에 의해 고정된 피가공물을 지지하는 지지프레임과, 상기 지지프레임의 일측에 구비된 트레이 그립을 포함하며, 상기 로봇 핸들러는, 로봇 베이스와, 상기 로봇 베이스에 회전 가능하도록 설치되고 복수 관절을 가진 로봇암과, 상기 로봇암의 단부에 설치되어 상기 트레이 그립을 파지할 수 있도록 구비되는 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 그립퍼는 상기 트레이 그립이 수용되는 홈부를 형성하여 상기 트레이 그립이 상기 그립퍼의 홈부에 슬라이드 핏 되어 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 그립퍼는, 상기 로봇암의 단부에 구비되는 그립퍼 구동부와, 상기 트레이 그립을 수용하는 제1 홈부를 가지며 슬라이드 하도록 구성되는 제1 그립핑거와, 상기 트레이 그립을 수용하는 제2 홈부를 가지며 슬라이드 하도록 구성되는 제2 그립핑거를 포함하여, 상기 제1 그립핑거의 제1 홈부 및 제2 그립핑거의 제2 홈부가 상기 트레이 그립을 수용한 상태로 상기 그립퍼 구동부가 상기 제1 그립핑거 및 상기 제2 그립핑거를 각각 슬라이드 이동시켜 상기 트레이 그립을 파지하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 로봇 핸들러는, 로봇 베이스와, 상기 로봇 베이스에 대해 수직축을 기준으로 회전 가능하도록 설치되는 제1 관절과, 일단부가 상기 제1 관절에 대해 상기 수직축과 수직인 축을 기준으로 회전 가능하며 타단부에 제2 관절을 구비하는 제1 암과, 상기 제2 관절에 대해 회전 가능하게 설치되는 제2 암과, 상기 제2 암의 단부에 구비되어 상기 제2 암의 축 방향을 기준으로 회전 가능하며 상기 트레이를 파지할 수 있도록 구비되는 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계에 이용되는 로봇 핸들러는, 머신몸체와 이에 형성된 가공공간부 및 상기 가공공간부에 설치된 테이블 장치를 포함하며 상기 테이블 장치에 피가공물을 고정한 트레이를 로드하도록 구성되는 공작기계에 이용되는 로봇 핸들러로서, 상기 가공공간부와 인접한 위치에 설치되는 로봇 베이스; 상기 로봇 베이스에 회전 가능하도록 설치되고 복수 관절을 가진 로봇암; 상기 로봇암의 단부에 설치되어 상기 트레이에 구비된 트레이 그립을 파지할 수 있도록 구비되는 그립퍼; 및 피가공물의 가공을 위하여 상기 트레이를 상기 테이블 장치에 로드하거나, 피가공물에 대한 가공 완료된 트레이를 상기 테이블 장치로부터 언로드하도록 상기 로봇암 및 그립퍼의 동작을 제어하는 로봇 제어부를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 그립퍼는 상기 트레이 그립이 수용되는 홈부를 형성하여, 상기 그립퍼가 상기 트레이 그립을 파지할 때 상기 트레이 그립이 상기 그립퍼의 홈부에 슬라이드 핏 되어 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 가공기가 피가공물을 가공하도록 상기 피가공물이 로드되는 테이블 장치가 구비되는 가공공간부를 형성하는 머신몸체를 구비하는 로봇 자동화 공작기계의 제어방법으로서, 상기 머신몸체의 일측에 구비된 로봇 핸들러의 다축·다관절 로봇암이 동작하여 그립퍼가 피가공물을 고정시킨 트레이의 트레이 그립에 위치하도록 제어하는 단계; 상기 로봇 핸들러의 그립퍼가 상기 트레이 그립을 파지하도록 제어하는 단계; 상기 로봇 핸들러의 로봇암이 동작하여 상기 그립퍼가 파지한 트레이가 상기 가공공간부에 구비된 상기 테이블 장치에 로드되도록 하는 단계; 및 상기 테이블 장치에 로드된 트레이의 피가공물에 대해 상기 가공기에 의한 가공이 이루어지는 단계를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 그립퍼가 상기 트레이 그립에 위치하도록 제어하는 단계가 수행되기 전에, 상기 가공공간부를 개폐하도록 구비된 스크린 도어를 개방하는 단계를 더 포함하며, 상기 트레이가 상기 테이블 장치에 로드되도록 하는 단계가 수행된 후 상기 가공기에 의한 가공이 이루어지기 전에 상기 스크린 도어를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 로봇 자동화 공작기계, 이에 이용되는 로봇 핸들러 및 그 제어방법은, 밀링 머신, 드릴링 머신, 보링 머신 등 피가공물에 대한 여러 가지 가공 공정이 정밀하게 이루어지는 공작기계에 있어서, 피가공물을 트레이를 이용하여 테이블에 로드시키거나 언로드시키며, 이러한 트레이의 로드 및 언로드를 작업자의 개입 없이 로봇을 이용하여 정확하고 신속하게, 그리고 자동으로 이루어지도록 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계를 여러 각도에서 바라 본 구성을 각각 나타낸 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계를 후면부 쪽에서 바로 본 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계의 제어계통을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계에 이용되는 로봇 핸들러의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계에 이용되는 트레이를 적재하는 스태커에 대해 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계에 이용되는 트레이와 로봇 핸들러의 그립퍼에 대해 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계에 이용되는 로봇 핸들러의 그립퍼의 구성에 대해 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 로봇 자동화 공작기계, 이에 이용되는 로봇 핸들러 및 그 제어방법에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계에 관하여 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계를 여러 각도에서 바라 본 도면들이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계는 베드(100)와, 머신몸체(300)와, 주축장치(200)와, 테이블 장치(400) 등을 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 베드(100)는 바닥에 설치되어 공작기계의 기초를 제공하는 구조물로서, 피가공물에 대한 가공이 이루어지는 테이블 장치(400)가 이동할 수 있는 레일 또는 가이드를 구비하도록 구성될 수 있다.

상기 머신몸체(300)는 주축장치(200)를 지지하며 테이블 장치(400) 위의 피가공물을 주축장치(200)의 하단에 장착된 가공기(202)가 가공 작업을 수행하는 가공공간부(320)를 형성하도록 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 머신몸체(300)와 함께 구비되는 크로스레일(210)이 주축장치(200)를 지지하도록 구성될 수 있으며, 크로스레일(210)에 구비된 스크류(220) 및 스크류 구동모터(230)는 상기 주축장치(200)가 크로스레일(210)에 의해 지지된 채 수평 방향으로 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 주축장치(200)는 테이블 장치(400)에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기(202)를 장착하며 그 가공기(202)를 회전시키거나 수직 방향으로 이동시키는 등의 가공 동작을 수행하도록 할 수 있다.

상기 테이블 장치(400)는 피가공물(702)을 고정한 트레이(720)가 로드될 수 있도록 구성되며, 트레이(720)가 테이블 장치(400)에 로드되어 세팅되면 주축장치(200)를 구동시켜 트레이(720) 상의 피가공물(702)에 대한 가공이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 피가공물(702)을 고정한 트레이(720) 다수가 적재되는 스태커(700)와, 테이블 장치(400)로부터 가공이 완료된 트레이를 파지하여 언로드하고 스태커(700)로부터 가공할 트레이(720)를 파지하여 테이블 장치(400)에 로드하는 로봇 핸들러(500)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계는, 머신몸체(300)의 가공공간부(320)를 사이에 두고 일측에 스태커(700)가 설치되고 타측에 로봇 핸들러(500)가 설치되도록 구성될 수 있다.

예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 베드(100)의 일측에 제1 설치부(120)를 구비하고 그 제1 설치부(120) 상에 로봇 핸들러(500)를 설치하고, 베드(100)의 타측 상기 로봇 핸들러(500)와 마주하는 위치에 제2 설치부(140)를 구비하여, 상기 제2 설치부(140) 상에 스태커(700)를 설치할 수 있다.

상기 로봇 핸들러(500)는 다축·다관절의 로봇암(501)을 갖도록 구성될 수 있고 로봇암(501)의 단부에 트레이(720)를 파지할 수 있도록 그립퍼(600)를 장착하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 로봇 핸들러(500)는 공간 좌표계를 이루는 3축의 각 축 방향을 중심으로 회전할 수 있는 로봇암(501)을 동작시켜 스태커(700)에서 가공할 트레이(720)를 집어서 테이블 장치(400)에 로드하고, 피가공물에 대한 가공이 완료되었을 때 상기 로봇암(501)을 동작시켜 테이블 장치(400) 상의 트레이를 집어서 언로드하여 스태커(700)에 원위치시키도록 하며, 이와 같은 동작들을 제어부의 제어에 따라 자동으로 수행하도록 구성할 수 있다.

가공기에 의한 가공이 이루어지는 피가공물(702)은 트레이(720)라는 프레임에 고정된 채 가공 작업에 투입되며, 상기 스태커(700)는 로봇 핸들러(500)가 각 트레이(720)를 용이하게 파지할 수 있도록 트레이(720) 다수개가 적재되도록 구비될 수 있다.

로봇 핸들러(500)가 트레이(720)를 파지하여 테이블 장치(400)에 로드하고 테이블 장치(400)로부터 가공이 끝난 트레이(720)를 언로드하는 일련의 프로세스는 로봇 핸들러(500)에 의해 자동으로 수행되는데, 스태커(700)에 다수의 트레이(720)를 적재하는 것은 작업자에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스태커(700)와 로봇 핸들러(500)는 공작기계의 전면부에 배치될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 스태커(700)와 로봇 핸들러(500)가 공작기계의 후면부에 배치되도록 구성될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계의 구성을 나타낸 도면으로서, 베드(100)의 후면 쪽에 구비되는 후면 베드(101)의 좌우측에 각각 제1 설치부(121)와 제2 설치부(141)를 마련하고, 제1 설치부(121)에 로봇 핸들러(500)를, 제2 설치부(141)에 스태커(700)를 각각 설치한 상태를 나타낸다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 공작기계의 전면부에 스태커와 로봇 핸들러를 구비할 경우, 관리자는 공작기계의 전면부 쪽에 위치하여 피가공물에 대한 가공 상태의 관리 감독을 하기 때문에 로봇 핸들러의 동작 상태를 살펴보기 쉽게 스태커에 새로운 트레이들을 쉽게 적재할 수 있는 반면, 스태커와 로봇 핸들러 때문에 테이블 장치에서 가공이 이루어지는 상태를 관찰하는 것이 불편하고 테이블 장치의 유지 보수 등의 작업을 하는 것이 불편하다는 등의 단점이 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 공작기계의 후면부에 스태커와 로봇 핸들러를 구비할 경우, 관리자가 주로 전면부 쪽에 위치하기 때문에 로봇 핸들러의 동작 상태를 모니터링 하기는 어렵지만, 테이블 장치에 대한 접근이 용이하고 가까이에서 관찰하기 용이하며 테이블 장치의 유지 보수 등의 작업이 용이한 장점이 있다.

한편, 머신몸체(300)에 형성된 가공공간부(320)에 구비된 테이블 장치(400) 상에 트레이가 장착되고 트레이의 피가공물이 가공기(202)에 의해 가공될 때, 예컨대 피가공물에 미세한 홀을 형성하는 드릴링 작업을 할 때 절삭유를 피가공물에 공급하면서 드릴링이 이루어지는데, 이때 절삭유가 테이블 장치(400)로부터 주변으로 비산하기 때문에, 그와 같이 가공 과정에서 발생하는 절삭유의 비산에 의해 스태커(700)에 적재된 트레이들과 로봇 핸들러(500)가 오염될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 머신몸체(300)의 가공공간부(320)를 개폐할 수 있도록 하는 스크린 도어(340)를 머신몸체에 설치할 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같은 스크린 도어(340)는 투명한 재질로 만들어져 폐쇄된 상태에서 내부의 테이블 장치(400) 상의 피가공물에 대한 가공이 이루어질 때 외부에서 관찰이 가능하도록 함이 바람직하다.

상기 스크린 도어(340)는 머신몸체에 별도의 모터를 장착하고 이에 의해 가공공간부(320)를 개방하거나 폐쇄하도록 구동될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 머신몸체에 고정된 실린더(350)에 의해 상하로 슬라이드함에 의해 가공공간부를 개방 또는 폐쇄할 수 있다.

도면상으로 도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계는 제어부에 의해 제어되어 작동할 수 있고 상기한 스크린 도어(340) 역시 제어부에 의해 제어되어 작동할 수 있는데, 제어부는 테이블 장치(400)에 트레이(720)가 로드 되어 가공기에 의한 피가공물의 가공이 이루어질 때 스크린 도어(340)를 폐쇄함으로써 가공 공정 시 비산되는 절삭유가 외부의 스태커와 로봇 핸들러를 오염시키는 것을 방지할 수 있고, 테이블 장치 상의 피가공물에 대한 가공이 완료된 후에는 로봇 핸들러(500)가 테이블 장치 상의 트레이를 언로드 하고 새로운 트레이를 로드 할 수 있도록 스크린 도어(340)를 개방할 수 있다.

한편, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계의 제어계통에 대해 설명한다. 도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계의 제어계통에 대해 나타낸 블록도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 제어부(M)는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계의 주요 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다.

예컨대, 제어부(M)는 수평이동장치(230), 주축장치(200), 절삭유공급장치(160)의 동작을 각각 제어할 수 있고, 스크린 도어(340)와 테이블 장치(400)를 각각 제어할 수 있으며, 로봇 핸들러의 로봇암(501)과 그립퍼(600)의 동작을 제어하는 로봇 제어부(502)를 제어할 수 있다.

상기 수평이동장치(230)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 크로스레일(210)에 설치된 스크류(220)를 작동시키는 스크류 구동모터로서 구현될 수 있으며, 제어부(M)의 제어에 따라 주축장치(200)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 주축장치(200)는, 제어부(M)의 제어에 따라 가공기(202)를 장착한 상태에서 가공기를 수직 방향으로 이동시킬 수도 있고 가공기를 회전시킬 수도 있다.

상기 절삭유 공급장치(160)는 제어부(M)의 제어에 따라, 가공기(202)가 피가공물을 가공할 때 절삭유를 공급할 수 있다.

또한, 제어부(M)는 피가공물을 고정한 트레이를 테이블 장치에 올려놓고 테이블 장치가 트레이를 세팅 및 고정하며, 피가공물에 대한 가공이 이루어진 후 테이블 장치 상의 트레이를 다시 꺼내는 일련의 프로세스를 수행하기 위하여, 스크린 도어(230), 테이블 장치(400), 로봇 제어부(501)를 각각 제어할 수 있다.

예컨대, 제어부(M)는 스크린 도어(340)를 개방하고, 로봇 제어부(502)를 제어하여 상기 로봇 제어부(502)가 로봇암(501)을 스태커로 동작하게 하고 그립퍼(600)가 트레이를 파지하도록 하며 다시 로봇암을 움직여 파지한 트레이를 테이블 장치에 올려놓도록 제어하게 할 수 있다.

이어서, 제어부(M)는 테이블 장치에 올려진 트레이가 고정되도록 하고 스크린 도어(340)를 폐쇄하며, 주축장치(200) 등을 제어하여 가공기가 테이블 장치 위의 피가공물을 가공하도록 할 수 있다.

피가공물에 대한 가공이 완료되면, 제어부(M)는 스크린 도어(340)를 개방하고, 로봇 제어부(502)를 제어하여 상기 로봇 제어부(502)가 로봇암(501)을 움직여 테이블 장치로 이동하게 하고 그립퍼가 테이블 장치에 올려진 트레이를 파지하도록 하며 다시 로봇암을 움직여 트레이를 스태커에 위치시키도록 제어하게 할 수 있다.

한편, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸들러(500)에 관하여 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 로봇 핸들러(500)는 기초를 이루는 로봇 베이스(510)와, 다축·다관절의 로봇암(501)과, 로봇암(501)의 단부에 트레이(720)를 파지할 수 있도록 장착된 그립퍼(600)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 로봇암(501)은 로봇 베이스(510)에 회전 가능하도록 설치되고 x-y-z 좌표계에 의한 좌표 공간에서 각 축 방향으로 각각 회전할 수 있도록 구성될 수 있으며, 상기 그립퍼(600)는 제1 그립핑거(610)와 제2 그립핑거(620)가 각각 슬라이드 이동할 수 있도록 구비할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 로봇암(501)은, 로봇 베이스(510)에 대해 z축 방향을 기준으로 회전(a) 가능하도록 설치되는 제1 관절(520)과, 제1 관절(520)에 y축 방향을 기준으로 회전(b) 가능하도록 구비되는 제1 암(530)과, 제1 암(530)의 단부에 구비되는 제2 관절(540)과, 제2 관절(540)에 y축 방향을 기준으로 회전(c) 가능하도록 구비되는 제2 암(550)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제2 암(550)은, 도 6에 도시된 바와 같이 포어암(552)이 x축 방향을 기준으로 회전(d)하도록 구성될 수 있으며, 포어암(552)에 의해 그립퍼(600)가 d 회전을 하도록 구성될 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 로봇암(501)은 그립퍼(600)를, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 스태커(700)와 가공공간부(320)에 구비된 테이블 장치(400)로 정확하게 동작하여 이동시킬 수 있도록 각각의 회전(a, b, c, d)이 정확하게 이루어지도록 로봇 제어부에 의해 제어될 수 있다.

한편, 도 7 내지 도 9를 참조하여 상기한 로봇 핸들러의 그립퍼가 트레이를 파지할 수 있는 구조 및 동작 메커니즘에 대해 설명한다.

도 7에서는 다수의 트레이(720)가 적재된 스태커(700)에 대해 도시하고 있고, 도 8에서는 피가공물(702)을 고정시킨 트레이(720)와 로봇 핸들러의 그립퍼(600)에 대해 나타내고 있으며, 도 9에서는 그립퍼(600)의 구체적인 구성에 대해 나타내고 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 스태커(700)는 트레이(720)를 수용하는 수용레일(710) 다수를 구비하고, 각 수용레일(710)에 수용된 트레이(720)의 적재된 상태를 지지하는 적재 프레임(730)을 구비하여 구성될 수 있다.

다수의 수용레일(710)과 적재 프레임(730)에 의해, 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 트레이(720)를 스태커(700)에 적재할 수 있다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 트레이(720)는, 전체 틀을 형성하며 피가공물(702)을 수용할 수 있도록 개구된 지지프레임(721)과, 지지프레임(721)의 개구된 내부에 피가공물(702)이 위치한 상태를 지지하는 내부지지부(Z1, Z2, Z3, Z4)와, 각각의 내부지지부(Z1, Z2, Z3, Z4)에 구비되어 피가공물(702)이 내부지지부(Z1, Z2, Z3, Z4)에 지지된 상태에서 피가공물(702)을 고정시키는 고정클립(C1, C2, C3, C4)을 구비하며, 지지프레임(721)의 일단부에는 그립퍼(600)가 파지할 수 있도록 트레이 그립(722)이 구비될 수 있다.

상기한 지지프레임(721)에는 위치맞춤 홀(H1, H2, H3, H4)이 구비될 수 있고, 각각의 위치맞춤 홀은 트레이(720)가 테이블 장치에 로드 될 때 테이블 장치 상에 구비된 위치맞춤 핀에 대응되어, 각 위치맞춤 핀이 상기 트레이의 각 위치맞춤 홀에 모두 결합이 됨에 따라 트레이가 테이블 장치에 정확하게 세팅되도록 할 수 있다.

상기 트레이 그립(722)은 그립퍼(600)의 제1 그립핑거(610)와 제2 그립핑거(620)가 움켜잡기 용이한 형태로 형성됨이 바람직하며, 도 8에 도시된 바와 같이 일자로 길게 형성된 블레이드 형상을 갖도록, 즉 끝으로 갈수록 단면이 좁아지도록 S1 경사면과 S2 경사면을 갖는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 트레이 그립(722)은 양단에 각각 돌출된 단턱(723, 724)을 형성하도록 형성될 수 있다.

로봇 핸들러의 그립퍼(600)는 그립퍼 지지부(630)에 지지되는 제1 그립핑거(610)와 제2 그립핑거(620)가 길이 방향으로 나란히 배치되며, 그립퍼 지지부(630)에서 제1 그립핑거(610) 및 제2 그립핑거(620)가 도 8에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 각각 슬라이드 이동이 가능하도록 구성될 수 있다.

따라서, 상기한 트레이 그립(722)이 그립퍼(600)의 제1 그립핑거(610)와 제2 그립핑거(620)에 각각 수용되어 상기 제1 그립핑거(610)가 도면상 아래 방향으로, 그리고 제2 그립핑거(620)가 도면상 윗 방향으로 각각 슬라이드 이동함으로써(즉, 제1 그립핑거(610)와 제2 그립핑거(620)가 각각 중심 방향으로 슬라이드 이동함으로써) 상기 제1 그립핑거(610) 및 제2 그립핑거(620)가 트레이 그립(722)을 파지할 수 있게 된다.

이에 대해 도 9를 이용하여 좀 더 상세하게 설명하면, 도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 제1 그립핑거(610)는 트레이 그립(722)을 일측 단턱(723)으로부터 소정 구간까지를 수용할 수 있도록 제1 홈부(612)를 형성하고 중심부로부터의 원위단에 제1 핑거엔드(613)를 구비하며, 제2 그립핑거(620)는 트레이 그립(722)을 타측 단턱(724)으로부터 소정 구간까지를 수용할 수 있도록 제2 홈부(622)를 형성하고 중심부로부터의 원위단에 제2 핑거엔드(623)를 구비할 수 있다.

또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 그립핑거(610)의 제1 홈부(612) 및 제2 그립핑거(620)의 제2 홈부(622)는 홈 안쪽으로 갈수록 점점 좁아지도록 측벽이 경사를 형성하도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 홈부(612) 및 제2 홈부(622)는 일측벽이 R1 경사면을 갖고 타측벽이 R2 경사면을 갖는다.

따라서, 상기한 트레이 그립(722)이 그립퍼(600)의 제1 그립핑거(610)와 제2 그립핑거(620)에 수용될 때, 트레이 그립(722)의 S1 경사면과 S2 경사면이 제1 홈부(612) 및 제2 홈부(622)의 R1 경사면과 R2 경사면을 따라 슬라이드 핏 되어 결합될 수 있다.

또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 핑거엔드(613)에는 움푹 패인 제1 결합홈(614)이 형성되고, 도면상 도시되지는 않았으나 제2 핑거엔드(623)에도 마찬가지로 움푹 패인 제2 결합홈이 형성될 수 있다.

따라서, 상기한 트레이 그립(722)이 그립퍼(600)의 제1 그립핑거(610)와 제2 그립핑거(620)에 수용될 때, 트레이 그립(722)의 일측 단턱(723)이 제1 핑거엔드(613)의 제1 결합홈(614)에 결합하고 트레이 그립(722)의 타측 단턱(724)이 제2 핑거엔드(623)의 제2 결합홈에 결합함으로써 그립퍼(600)가 트레이 그립(722)을 안정적으로 파지할 수 있게 된다.

또한, 도 8 및 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 그립퍼 구동부(640)가 구비되고 그립퍼 지지부(630)에는 제1 슬라이드바(615)와 제2 슬라이드바(625)가 각각 그립퍼 구동부(640)에 의해 구동되어 각각 슬라이드 이동할 수 있도록 구성되어, 상기 제1 슬라이드바(615)가 제1 그립핑거(610)를 슬라이드 이동시키고, 상기 제2 슬라이드바(625)가 제2 그립핑거(620)를 슬라이드 이동시키도록 구성될 수 있다.

따라서, 상기한 트레이 그립(722)이 그립퍼(600)의 제1 그립핑거(610)와 제2 그립핑거(620)에 수용될 때, 트레이 그립(722)의 S1 경사면과 S2 경사면이 제1 홈부(612) 및 제2 홈부(622)의 R1 경사면과 R2 경사면을 따라 슬라이드 핏 되면서 수용되고, 이어서 그립퍼 구동부(630)에 의해 제1 슬라이드바(615)와 제2 슬라이드바(625)가 각각 재1 그립핑거(610) 및 제2 그립핑거(620)를 중심 방향으로 슬라이드 이동시키면서 트레이 그립(722)의 일측 단턱(723)이 제1 핑거엔드(613)의 제1 결합홈(614)에 끼워져서 결합하고 트레이 그립(722)의 타측 단턱(724)이 제2 핑거엔드(623)의 제2 결합홈에 끼워져서 결합함으로써 그립퍼(600)가 트레이 그립(722)을 안정적으로 파지할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 자동화 공작기계는, 피가공물(702)을 고정한 트레이(720) 다수가 적재되는 스태커(700)와, 트레이(720)의 단부에 구비되는 트레이 그립(722)을 안정적으로 파지하여 테이블 장치로 로딩하거나 가공이 완료된 후의 트레이를 테이블 장치로부터 언로딩하는 로봇 핸들러(500)를 구비하여, 피가공물의 로딩 및 언로딩 작업이 로봇 핸들러에 의해 신속하고 정확하게, 그리고 자동으로 이루어지기 때문에 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 특장점이 있다.

100: 베드, 120: 제1 설치부
140: 제2 설치부, 200: 주축장치
202: 가공기, 210: 크로스레일
220: 스크류, 230: 스크류 구동모터
300: 머신몸체, 320: 가공공간부
340: 스크린 도어, 400: 테이블 장치
500: 로봇 핸들러, 501: 로봇암
510: 로봇 베이스, 520: 제1 관절
530: 제1 암. 540: 제2 관절
550: 제2 암, 600: 그립퍼
610: 제1 그립핑거, 620: 제2 그립핑거
630: 그립퍼 지지부, 640: 그립퍼 구동부
700: 스태커, 702: 피가공물
720: 트레이, 722: 트레이 그립

Claims

베드 위에 이동 가능하도록 설치되며 피가공물이 놓이는 테이블 장치;
상기 테이블 장치에 놓인 피가공물을 가공하는 가공기가 장착되는 주축장치;
상기 주축장치를 지지하며 상기 테이블 장치 상의 피가공물을 상기 가공기가 가공하는 가공공간부를 형성하는 머신몸체;
상기 피가공물을 고정하여 상기 테이블 장치에 로드되는 트레이 다수가 적재되는 스태커; 및
상기 테이블 장치로부터 가공이 완료된 트레이를 파지하여 언로드하고, 상기 스태커로부터 가공할 트레이를 파지하여 상기 테이블 장치에 로드하는 로봇 핸들러를 포함하며,
상기 트레이는,
상기 피가공물을 고정시키는 복수의 고정클립과, 상기 고정클립에 의해 고정된 피가공물을 지지하는 지지프레임과, 상기 지지프레임의 일측에 구비된 트레이 그립을 포함하며,
상기 로봇 핸들러는,
로봇 베이스와, 상기 로봇 베이스에 회전 가능하도록 설치되고 복수 관절을 가진 로봇암과, 상기 로봇암의 단부에 설치되어 상기 트레이 그립을 파지할 수 있도록 구비되는 그립퍼를 포함하는 로봇 자동화 공작기계.
제1항에 있어서,
상기 가공공간부를 사이에 두고 일측에 상기 스태커가 설치되고, 타측에 상기 로봇 핸들러가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 자동화 공작기계.
제1항에 있어서,
상기 가공공간부를 개폐하도록 구성되며, 상기 테이블 장치에 로드된 트레이의 피가공물에 대한 가공이 이루어지는 동안에는 폐쇄되고, 상기 로봇 핸들러에 의한 트레이의 언로드와 로드가 이루어질 때에는 개방이 되는 스크린 도어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 자동화 공작기계.
제1항에 있어서, 상기 로봇 핸들러는,
피가공물에 대한 가공이 완료된 후 상기 테이블 장치 상의 트레이의 트레이 그립을 상기 그립퍼가 파지하도록 상기 로봇암을 동작시키고 상기 로봇암이 동작하여 상기 그립퍼에 의해 파지된 트레이를 상기 스태커에 적재되도록 하며,
상기 스태커에서 가공할 트레이의 트레이 그립을 상기 그립퍼가 파지하고 상기 파지된 트레이가 상기 테이블 장치에 로드되도록 상기 로봇암을 동작시키도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇 자동화 공작기계.
삭제
제1항에 있어서,
상기 그립퍼는 상기 트레이 그립이 수용되는 홈부를 형성하여 상기 트레이 그립이 상기 그립퍼의 홈부에 슬라이드 핏 되어 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 자동화 공작기계.
제1항에 있어서, 상기 그립퍼는,
상기 로봇암의 단부에 구비되는 그립퍼 구동부와, 상기 트레이 그립을 수용하는 제1 홈부를 가지며 슬라이드 하도록 구성되는 제1 그립핑거와, 상기 트레이 그립을 수용하는 제2 홈부를 가지며 슬라이드 하도록 구성되는 제2 그립핑거를 포함하여,
상기 제1 그립핑거의 제1 홈부 및 제2 그립핑거의 제2 홈부가 상기 트레이 그립을 수용한 상태로 상기 그립퍼 구동부가 상기 제1 그립핑거 및 상기 제2 그립핑거를 각각 슬라이드 이동시켜 상기 트레이 그립을 파지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 자동화 공작기계.
제1항에 있어서, 상기 로봇암은,
상기 로봇 베이스에 대해 수직축을 기준으로 회전 가능하도록 설치되는 제1 관절과, 일단부가 상기 제1 관절에 대해 상기 수직축과 수직인 축을 기준으로 회전 가능하며 타단부에 제2 관절을 구비하는 제1 암과, 상기 제2 관절에 대해 회전 가능하게 설치되는 제2 암을 포함하며,
상기 제2 암의 단부에 상기 제2 암의 축 방향을 기준으로 회전 가능하며 상기 트레이를 파지할 수 있도록 구비되는 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 자동화 공작기계.
머신몸체와 이에 형성된 가공공간부 및 상기 가공공간부에 설치된 테이블 장치를 포함하며 상기 테이블 장치에 피가공물을 고정한 트레이를 로드하도록 구성되는 공작기계에 이용되는 로봇 핸들러로서,
상기 가공공간부와 인접한 위치에 설치되는 로봇 베이스;
상기 로봇 베이스에 회전 가능하도록 설치되고 복수 관절을 가진 로봇암;
상기 로봇암의 단부에 설치되어 상기 트레이에 구비된 트레이 그립을 파지할 수 있도록 구비되는 그립퍼; 및
피가공물의 가공을 위하여 상기 트레이를 상기 테이블 장치에 로드하거나, 피가공물에 대한 가공 완료된 트레이를 상기 테이블 장치로부터 언로드하도록 상기 로봇암 및 그립퍼의 동작을 제어하는 로봇 제어부를 포함하며,
상기 그립퍼는 상기 트레이 그립이 수용되는 홈부를 형성하여, 상기 그립퍼가 상기 트레이 그립을 파지할 때 상기 트레이 그립이 상기 그립퍼의 홈부에 슬라이드 핏 되어 결합되도록 구성되는 공작기계에 이용되는 로봇 핸들러.
삭제
가공기가 피가공물을 가공하도록 상기 피가공물이 로드되는 테이블 장치가 구비되는 가공공간부를 형성하는 머신몸체를 구비하는 로봇 자동화 공작기계의 제어방법으로서,
상기 머신몸체의 일측에 구비된 로봇 핸들러의 다축·다관절 로봇암이 동작하여 그립퍼가 피가공물을 고정시킨 트레이의 트레이 그립에 위치하도록 제어하는 단계;
상기 로봇 핸들러의 그립퍼가 상기 트레이 그립을 파지하도록 제어하는 단계;
상기 로봇 핸들러의 로봇암이 동작하여 상기 그립퍼가 파지한 트레이가 상기 가공공간부에 구비된 상기 테이블 장치에 로드되도록 하는 단계; 및
상기 테이블 장치에 로드된 트레이의 피가공물에 대해 상기 가공기에 의한 가공이 이루어지는 단계를 포함하며,
상기 그립퍼가 상기 트레이 그립에 위치하도록 제어하는 단계가 수행되기 전에, 상기 가공공간부를 개폐하도록 구비된 스크린 도어를 개방하는 단계를 더 포함하며,
상기 트레이가 상기 테이블 장치에 로드되도록 하는 단계가 수행된 후 상기 가공기에 의한 가공이 이루어지기 전에 상기 스크린 도어를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는 로봇 자동화 공작기계의 제어방법.
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