KR102526985B1

KR102526985B1 - 공장자동화용 로봇 절곡시스템

Info

Publication number: KR102526985B1
Application number: KR1020220075450A
Authority: KR
Inventors: 원경숙
Original assignee: 주식회사 비즈플러스글로벌
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-05-02

Abstract

본 발명은 공장자동화용 로봇 절곡시스템에 관한 것으로서, 지면에 지지되는 프레임몸체(11)에 고정되는 다이(12) 및 다이(12) 측으로 승강되는 펀치(13)를 포함하는 절곡기(10)와; 로봇바디(21)에 지지되어 다양한 각도로 굽혀지거나 펼쳐지는 다수의 관절암(22) 및 관절암(22)의 상단에 회전가능하게 연결되는 회전암(23)을 포함하는 다관절로봇(20)과; 회전암(23)에 지지되는 것으로서 다이(12)와 펀치(13) 사이로 출입되는 모재(M)를 진공흡착으로 들어올리거나 물리적인 힘으로 집어 들어올릴 수 있는 하이브리드 그리퍼(30)와; 하이브리드 그리퍼(30)의 동작을 제어하는 제어부(40)와; 로봇바디(21)를 절곡기(10) 전방측에 위치시키기 위한 스테이션(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공장자동화용 로봇 절곡시스템{robot bending system for factory automation}

본 발명은 공장자동화를 이루기 위한 로봇절곡시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 절곡기로 다양한 형태의 모재의 위치를 특정하여 절곡기로 출입시킬 수 있는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템에 관한 것이다.

일반적으로 절곡기란 지면에 지지되는 프레임몸체에 고정되는 다이 및 승강되는 펀치로 이루어지는 것으로서, 금속판으로 된 모재가 다이 및 펀치 사이에 위치된 상태에서 펀치가 하강하여 펀치에 치합됨으로써 모재를 "L", "U", "T" 등의 형태의 절곡대상물로 절곡시키는 장치이다. 이러한 절곡대상물을 제조하기 위하여, 1~2 명의 작업자가 절곡순서에 따라 모재를 하부에 고정된 다이와 승강되는 펀치 사이로 반복적으로 출입시키고, 경우에 따라 위치를 정확히 정렬 및 변경하면서 다이와 펀치 사이로 출입시키는 과정을 반복하여야 하였다.

그런데, 금속판 모재의 두께나 크기가 상당할 경우, 1~2 명의 작업자가 금속판을 다이와 펀치 사이로 반복적으로 출입시키는 과정에서 많은 힘이 들었고, 이에 따라 작업 도중에 모재를 떨어뜨려 부상의 위험성이 항상 공존하였다.

또한 모재를 다이와 펀치 사이로 진입시킬 때 모재의 진입 위치를 정확히 정렬하거나 각도를 변경하여야 하는데 이 과정에서 숙련된 기술, 체력, 집중도가 요구되었고, 이에 따라 숙련자가 아닐 경우에 생산성이 저하되거나 불량이 많아지는 문제점이 있었다.

그리고 절곡 환경은 대표적인 3D 업종이기 때문에, 새로운 작업자가 잘 유입되지 않고 있음, 남아있는 숙련자도 점차로 고령화됨에 따라 생산성이 점차로 떨어졌다.

이러한 문제점에 의하여, 절곡기의 전방측에 다양한 각도로 움직이는 관절암 및 회전되는 회전암을 가지는 다관절 로봇을 설치하고, 회전암에 모재를 진공흡착하는 그리퍼를 설치함으로써, 모재를 자동으로 절곡기의 다이와 펀치 사이로 출입시키는 기술이 소개되었다.

그런데 절곡기가 형태가 다른 절곡대상물을 제작하기 위하여, A 지그를 다이와 펀치에 설치하여 절곡대상물을 제작하고, 이후 다이 및 펀치에서 A 지그를 제거한 후 B 지그를 설치한 후 다관절로봇의 동작을 새로 세팅하고 그리퍼의 그리핑 위치를 정렬하여야 하는 등의 여러 복잡한 작업이 수행되어야 하였으며, 이러한 과정에서 많은 시간이 소요되었다. 이에 따라, 형태가 다른 절곡대상물을 신속하게 제작하기가 어려웠고, 다품종 소량생산에는 적합하지 않았다라는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 절곡기를 기준으로 다관절로봇의 위치를 가변함으로써 다품종 소량 생산이 가능할 뿐만 아니라 절곡 생산성을 높일 수 있는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공장자동화용 로봇 절곡시스템은, 지면에 지지되는 프레임몸체(11)에 고정되는 다이(12) 및 상기 다이(12) 측으로 승강되는 펀치(13)를 포함하는 절곡기(10)와; 상기 로봇바디(21)에 지지되어 다양한 각도로 굽혀지거나 펼쳐지는 다수의 관절암(22) 및 상기 관절암(22)의 상단에 회전가능하게 연결되는 회전암(23)을 포함하는 다관절로봇(20); 상기 회전암(23)에 지지되는 것으로서 상기 다이(12)와 펀치(13) 사이로 출입되는 모재(M)를 진공흡착으로 들어올리거나 물리적인 힘으로 집어 들어올릴 수 있는 하이브리드 그리퍼(30); 상기 하이브리드 그리퍼(30)의 동작을 제어하는 제어부(40); 및 상기 로봇바디(21)를 절곡기(10) 전방측에 위치시키기 위한 스테이션(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 하이브리드 그리퍼(30)는, 상기 회전암(23)에 결합되는 그리퍼몸체(31)와, 상기 그리퍼몸체(31)의 하단 양측에 설치되어 상기 모재(M)의 표면을 진공흡착하는 한쌍의 진공흡착판(32)과, 상기 그리퍼몸체(31)의 전방 일측에 위치된 것으로서 상기 모재(M)를 물리적인 힘으로 집기 위한 한쌍의 제1핑거(33)를 가지는 제1핑거작동부(34)와, 상기 그리퍼몸체(31)의 전방 타측에 위치된 것으로서 상기 모재(M)를 물리적인 힘으로 집기 위한 한쌍의 제2핑거(35)를 가지는 제2핑거작동부(36)를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 스테이션(50)은, 상기 절곡기(10)에 대향되도록 지면에 지지되는 것으로서 양측에 제1,2베이스측벽(51a)(51b)이 형성된 스테이션베이스(51)와, 상기 한쌍의 베이스측벽(51a)(51b) 사이의 상기 스테이션베이스(51)에서 상기 로봇바디(21)를 지지하면서 전후진되는 무버스테이지(52)와, 상기 제1,2베이스측벽(51a)(51b)을 관통하여 회전 가능하게 설치되는 것으로서 상기 제1,2결합관통공(53a)(54a)이 형성된 제1,2회전캡(53)(54)과, 상기 무버스테이지(52)의 양측벽에 대향되게 설치되는 한쌍의 스크류너트(55)와, 상기 한쌍의 스크류너트(55)에 스크류결합된 상태에서 제1,2결합관통공(53a)(54a)에 끼어져 고정되는 스크류(56)를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 스테이션(50)은, 상기 제1회전캡(53)에 시계 방향으로만 회전되게 결합되는 제1원웨이클러치(57)와, 상기 제2회전캡(54)에 반시계 방향으로만 회전되게 결합되는 제2원웨이클러치(58)를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 스테이션(50)은, 상기 제1,2원웨이클러치(57)(58)에 착탈되는 것으로서 제1원웨이클러치(57)를 시계 방향으로 회전시키거나 제2원웨이클러치(58)를 반시계 방향으로 회전시키는 로드레버(59)를 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 회전암(23)에 지지되는 것으로서 상기 하이브리드 그리퍼(30)에 의하여 이송되는 상기 모재(M)를 촬영하여 대응되는 비젼신호(V)를 발생하는 비젼부(50);을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 비젼부(60)는, 상기 회전암(23)의 상부측에 돌출되게 설치되는 제1카메라브라켓(61)과, 상기 제1카메라브라켓(61)에 회전 가능하게 지지되어 상기 모재(M) 측을 촬영하는 제1카메라(62)와, 상기 회전암(23)의 하부측에 돌출되게 설치되는 제2카메라브라켓(63)과, 상기 제2카메라브라켓(63)에 회전 가능하게 지지되어 상기 모재(M) 측을 촬영하는 제2카메라(64)를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 비젼부(60)는, 상기 제1카메라(62)에 설치된 것으로서 제1카메라(62)에 의하여 촬영되는 영역을 지시하기 위한 제1레이저(L1)를 조사하는 제1레이저지시계(65)와, 상기 제2카메라(64)에 설치된 것으로서 제2카메라(64)에 의하여 촬영되는 영역을 지시하기 위한 제2레이저(L2)를 조사하는 제2레이저지시계(66)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 절곡기(10)를 기준으로 다관절로봇(20)의 위치를 가변함으로써 다품종 소량 생산이 가능할 뿐만 아니라 절곡 생산성을 높일 수 있다.

또한 비젼부(60)에 의하여 그리퍼(30)가 모재(M)를 그리핑한 상태로 핸들링할 때, 모재(M)의 미세한 위치변화를 감지할 수 있고, 이에 따른 위치제어를 통해 작업의 유연성을 확보할 수 있으며, 위치추적(Location tracking) 기술을 이용하여 모재의 정확한 위치등을 안정적으로 확보할 수 있다.

그리고 그리퍼(30)로 그리핑된 모재(M)를 절곡기(10)로 반복적 출입을 가능하게 할 수 있고, 이에 따라 숙련자의 고령화등에 따른 노동력의 한계를 극복하고 안전성을 확보할 수 있으며, 더 나아가 산업계 전반에서 요구하고 있는 공장자동화 및 정부 정책에 부합한 4 차 산업의 근간을 끌어올릴 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공장자동화용 로봇 절곡시스템의 구성을 설명하기 위한 측면도,
도 2는 도 1의 관절로봇을 발췌하여 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 하이브리드 그리퍼를 발췌하여 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 하이브리드 그리퍼의 IV-IV 선을 따른 단면도,
도 5는 도 4의 제1,2핑거의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 3의 하이브리드 그리퍼의 VI-VI 선을 따른 단면도,
도 7은 도 6의 하이브리드 그리퍼의 배면도,
도 8은 도 6의 제1,2핑거작동부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 1의 관절로봇을 지지하는 스테이션의 구성을 설명하기 위한 단면도,
도 10은 도 9의 스테이션의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 11은 도 1의 관절로봇에 비젼부가 설치된 것을 설명하기 위한 도면,

이하, 본 발명에 따른 공장자동화용 로봇 절곡시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정 되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 공장자동화용 로봇 절곡시스템의 구성을 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 도 1의 관절로봇을 발췌하여 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른, 공장자동화용 로봇 절곡시스템은, 지면에 지지되는 프레임몸체(11)에 고정되는 다이(12) 및 상기 다이(12) 측으로 승강되는 펀치(13)를 포함하는 절곡기(10)와; 로봇바디(21)에 지지되어 다양한 각도로 굽혀지거나 펼쳐지는 다수의 관절암(22) 및 관절암(22)의 상단에 회전가능하게 연결되는 회전암(23)을 포함하는 다관절로봇(20)과; 회전암(23)에 지지되는 것으로서 다이(12)와 펀치(13) 사이로 출입되는 금속판으로 된 모재(M)를 진공흡착으로 들어올리거나 물리적인 힘으로 집어 들어올릴 수 있는 하이브리드 그리퍼(30); 하이브리드 그리퍼(30)와; 하이브리드 그리퍼(30)의 동작을 제어하는 제어부(40)와; 로봇바디(21)를 절곡기(10) 전방측에 위치시키기 위한 스테이션(50)과; 회전암(23)에 지지되는 것으로서 하이브리드 그리퍼(30)에 의하여 이송되는 모재(M)를 촬영하여 대응되는 비젼신호(V)를 발생하는 비젼부(60);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

절곡기(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 지면에 지지되는 프레임몸체(11)에 고정되는 다이(11)와, 다이(12)와 치합하기 위하여 프레임몸체(11)에 승강 가능하게 설치되는 펀치(13)를 포함한다. 다이(12)와 펀치(13)에는 모재(M)를 다양한 형태로 절곡시키기 위하여 다양한 요철(凹凸) 형태 및 크기를 가지는 요철지그가 교체 가능하게 설치되며, 특정 형태의 요철이 형성된 요철지그를 교체함으로써 모재(M)를 다양한 형태의 절곡대상물로 절곡시킬 수 있다. 이러한 절곡기(10)는 당업계에서 일반적인 기술이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

다관절로봇(20)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이션(50)에 설치되는 로봇바디(21)와, 로봇바디(21)에 지지되는 것으로서 다자유도의 움직임을 실현하기 위한 복수개의 관절암(22)과, 관절암(22)의 종단에 회전 가능하게 설치되는 회전암(23)을 포함한다.

회전암(23)에는 하이브리드 그리퍼(30)가 결합되며, 관절암(22)의 관절 동작 및 회전암(23)의 회전 동작에 연동되어 하이브리드 그리퍼(30)를 다양한 각도로 기울어지게 하거나 다른 위치로 이송되게 한다.

이러한 복수개의 관절암(22) 및 회전암(23)의 관절에는 액츄에이터가 각각 설치되어 제어부(40)가 생성하는 제어 명령에 따라 다양한 움직임 또는 기울임 등의 동작을 수행한다.

도 3은 도 1의 하이브리드 그리퍼를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 하이브리드 그리퍼의 IV-IV 선을 따른 단면도이고, 도 5는 도 4의 제1,2핑거의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 또, 도 6은 도 3의 하이브리드 그리퍼의 VI-VI 선을 따른 단면도이고. 도 7은 도 6의 제1,2핑거작동부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

하이브리드 그리퍼(30)는, 회전암(23)에 결합된 것으로서, 금속판으로 된 모재(M)를 절곡기(10)의 다이(12)와 펀치(13) 사이로 출입시킨다. 이러한 하이브리드 그리퍼(30)는, 도3에 도시된 바와 같이, 회전암(23)에 결합되는 그리퍼몸체(31)와, 그리퍼몸체(31)의 하단 양측에 설치되어 모재(M)의 표면을 진공흡착하는 한쌍의 진공흡착판(32)과, 그리퍼몸체(31)의 전방 일측에 위치된 것으로서 모재(M)를 물리적인 힘으로 집기 위한 한쌍의 제1핑거(33)를 가지는 제1핑거작동부(34)와, 그리퍼몸체(31)의 전방 타측에 위치된 것으로서 모재(M)를 물리적인 힘으로 집기 위한 한쌍의 제2핑거(35)를 가지는 제2핑거작동부(36)를 포함한다.

진공흡착판(32)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 전체적으로 납작하면서 하방으로 타원형 개구단이 형성된 형태를 가진다. 진공흡착판(32)은 모재(M)의 편평한 표면에 밀착된 상태에서 내측에 진공을 형성함으로써 모재(M)를 진공흡착하고, 반대로 내측에서 진공을 해제함으로써 모재(M)를 분리시킨다. 이러한 진공흡착판(32)은 표면처리가 되거나 편평한 표면을 가지는 모재(M)를 진공흡착하는데 사용된다.

제1,2핑거작동부(34)(36)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 그리퍼몸체(31)의 일측 및 타측에서 전방측으로 돌출된 형태를 가지는 한쌍의 제1핑거(33) 및 제2핑거(35)가 설치된다. 제1,2핑거작동부(34)(36)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 모재(M)를 물리적으로 집기 위하여 한쌍의 제1,2핑거(33)(35) 각각이 상호 멀어지거나 좁아지도록 한다.

제1,2핑거(33)(35)의 마주보는 면에는, 모재(M)를 그리핑할 때 미끄러지지 않도록 마찰력을 제공하는 제1,2마찰패드(33a)(35a)가 설치된다. 제1,2마찰패드(33a)(35a)는 제1,2핑거(33)(35)가 무거운 모재(M)를 물리적인 힘으로 집을 때 미끄러지지 않게 한다.

이러한 제1,2핑거(33)(35)는 표면이 평탄하지 않거나 표면처리되지 않아 진공흡착판(32)이 진공흡착할 수 없는 모재(M)나, 입체적인 형태를 가짐으로써 진공흡착할 수 없는 모재(M)를 물리적으로 집게 된다.

이와 같이, 본 발명의 하이브라드 그리퍼(30)는, 독립적으로 작동하는 진공흡착판(32)과 제1,2핑거(33)(35)를 채용함으로써, 모재(M)를 진공흡착하거나 모재(M)를 물리적인 힘으로 집을 수 있으며, 이에 따라 모재(M)의 형태에 관계없이 절곡기(10)로 이송하기 위한 그리핑이 가능하다.

언급한 바와 같이, 진공 흡착으로 모재(M)를 그리핑하기 위하여, 모재(M)는 표면 처리가 된 냉연금속이어야 하고, 무게는 최대 5Kg, 두께 1mm 두께를 넘지 못하였다. 그러나 본 발명의 하이브리드 그리퍼(30)의 경우, 진공흡착판(32) 뿐만 아니라 제1,2핑거(33)(35)를 채용함으로서, 표면처리되지 않은 모재의 그리핑이 가능하고, 무게도 5Kg 이상이 되거나 1mm 이상의 두께를 가질 경우, 더 나아가 모재(M)의 표면이 굴곡지거나 입체적인 형태라도 완벽한 그리핑이 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 하이브리드 그리퍼(30)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1핑거작동부(34)를 제2핑거작동부(36) 측으로 위치 이동시켜 제1,2핑거작동부(34)(36) 사이 간격을 가변시키기 위한 위치가변부(37)를 포함한다.

위치가변부(37)는, 그리퍼몸체(31)에 수평 방향으로 형성된 것으로서 제1핑거작동부(34)의 후방측으로 돌출된 작동부헤드(34a)를 제2핑거작동부(36) 측으로 가이드하기 위한 가이드레일홈(37a)과, 작동부헤드(34a)를 관통하도록 스크류결합되어 가이드레일홈(37a) 내측에 수평방향으로 회전 가능하게 설치되는 그리퍼스크류(37b)와, 그리퍼몸체(31)에 설치되어 그리퍼스크류(37b)를 정역회전시키는 스크류모터(37c)를 포함한다.

이러한 구조에 의하여, 스크류모터(37c)가 정역회전함에 따라 제1핑거작동부(34)가 가이드레일홈(37a)을 따라 제2핑거작동부(36) 측으로 접근할 수 있고, 이에 따라 제1,2핑거작동부(34)(36) 각각에 설치되는 제1,2핑거(33)(35) 사이의 간격이 가변되므로, 모재(M)의 크기나 형태가 다양하더라도 정확한 그리핑이 가능하다.

이와 같이, 본 발명에서는 하이브리드 그리퍼(30)를 채용함으로써, 모재(M)가 표면 처리되지 않아도 되고, 모재의 무게가 무겁거나 두껍더라도, 더 나아가 모재(M)의 표면이 굴곡지거나 입체적인 형태라도 완벽하게 그리핑하여 절곡기(10)로 이송 및 출입시킬 수 있다.

제어부(40)는 하이브리드 그리퍼(30)가 절곡대상물(M)을 그리핑하고 다이(12)와 펀치(13) 측으로 이송되도록 하는 동작을 수행하도록 제어명령을 생성하는 알고리즘이 내장된 소프트웨어를 포함하며, 다관절로봇(20) 자체에 내장된 소프트웨어 형태이거나, 전술한 소프트웨어를 포함하는 독립적인 모듈로서 다관절로봇(20)과 통신 연결되는 별도의 단말장치나 컴퓨터 등에 설치될 수 있다. 이러한 제어부(40)는, 하이브리드 그리퍼(30)의 그리핑 동작(Gripping), 하이브리드 그리퍼(30)를 승강시키는 리프팅 동작(Lifting), 하이브리드 그리퍼(30)를 운반하는 시프팅 동작(Shifting), 하이브리드 그리퍼(30)를 기울이는 틸팅 동작(Tiliting), 하이브리드 그리퍼(30)의 크리핑을 해제하는 릴리징 동작(Releasing)을 포함하는 동작을 소정의 시계열적인 순서에 따라 수행하도록 제어명령을 생성한다.

제어부(40)가 제어하는 하이브리드 그리퍼(30) 동작의 시계열적 순서는 사용자에 의하여 입력될 수도 있으며, 이를 위하여 제어부(40)가 설치되는 관절로봇, 단말장치 또는 컴퓨터에는 사용자의 입력을 위한 별도장치 또는 디스플레이가 포함되도록 설계될 수 있다.

도 9는 도 1의 관절로봇을 지지하는 스테이션의 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 10은 도 9의 스테이션의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

스테이션(50)은, 로봇바디(21)를 절곡기(10) 전방측에 위치시킴과 동시에, 필요에 따라 로봇바디(21)의 위치를 절곡기(10)를 기준으로 좌측 혹은 우측으로 이동시킬 수 있다.

일반적으로 절곡기(10)는 다양한 크기의 모재(M)를 절곡하여야 하기 때문에 가로 길이가 다이(12) 및 펀치(13)의 길이가 짧게는 1.5m에서 길게는 3m 에 달하고, 다이(12)와 펀치(13) 각각에 특정 형태의 요철(凹凸)울 가지는 지그를 설치함으로써 다양한 형태의 절곡대상물을 제작할 수 있다.

그런데, 다른 형태를 가지는 절곡대상물을 여러개 제작하여야 할 경우에, A 지그를 다이(12)와 펀치(13)에 설치하여 절곡대상물을 제작하고, 이후 다이(12) 및 펀치(13)에서 A 지그를 제거한 후 B 지그를 설치한 후 다관절로봇(20)의 동작을 새로 세팅하고 하이브리드 그리퍼(30)의 그리핑 위치를 정렬하여야 하는 등의 여러 복잡한 작업이 수행되어야 하였으며, 이러한 과정에서 많은 시간이 소요되었다.

본 발명에서는 다이(12)와 펀치(13)의 일측에서 타측 사이에 A 지그, B 지그, C 지그를 설치하고, 다관절로봇(20)의 동작 및 하이브리드 그리퍼(30)의 정렬 세팅을 미리 하도록 함으로서, 스테이션(50)이 절곡대상물을 제작한 후 다른 절곡대상물을 제작하고자 할 경우 다관절로봇(20)을 특정 지그에 대응되는 위치로 쉽게 이동시킬 수 있다.

이를 위하여, 본 발명의 스테이션(50)은, 절곡기(10)에 대향되도록 지면에 지지되는 것으로서 양측에 제1,2베이스측벽(51a)(51b)이 형성된 스테이션베이스(51)와, 한쌍의 베이스측벽(51a)(51b) 사이의 스테이션베이스(51)에서 로봇바디(21)를 지지하면서 전후진되는 무버스테이지(52)와, 제1,2베이스측벽(51a)(51b)을 관통하여 회전 가능하게 설치되는 것으로서 제1,2결합관통공(53a)(54a)이 형성된 제1,2회전캡(53)(54)과, 무버스테이지(52)의 양측벽에 대향되게 설치되는 한쌍의 스크류너트(55)와, 한쌍의 스크류너트(55)에 스크류결합된 상태에서 제1,2결합관통공(53a)(54a)에 끼어져 고정되는 스크류(56)와, 제1회전캡(53)에 시계 방향으로만 회전되게 결합되는 제1원웨이클러치(57)와, 제2회전캡(54)에 반시계 방향으로만 회전되게 결합되는 제2원웨이클러치(58)와, 제1,2원웨이클러치(57)(58)에 착탈되는 것으로서 제1원웨이클러치(57)를 시계 방향으로 회전시키거나 제2원웨이클러치(58)를 반시계 방향으로 회전시키는 로드레버(59)를 포함한다.

스테이션베이스(51)는 무버스테이지(52)를 절곡기(10)의 전면 중앙을 기쥰으로 좌측 또는 우측으로 이동될 수 있도록 가이드하는 것으로서, 바닥에는 무버스테이지(52)가 일정한 궤도로 전후진되도록 가이드하기 위한 가이드레일(51c)이 설치되어 있다. 가이드레일(51c)은, 제1,2베이스측벽을 향하도록 무버스테이지(52)의 바닥에 길게 형성된 가이드홈(미도시)에 슬라이딩 가능하게 끼어진다. 이에 따라, 무버스테이지(52)는 스테이션베이스(51)에서 전후진 왕복이송될 수 있다.

무버스테이지(52)는 다관절로봇(20)을 지지함으로써 절곡기(10)의 좌측 또는 후측으로 위치변경될 수 있도록 한다.

스크류(56)와 스크류결합된 스크류너트(55)는 무버스테이지(52)의 양측에 설치되며, 이에 따라 스크류(56)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전됨에 따라 무버스테이지(52)는 좌측 또는 후측으로 이동될 수 있다.

제1원웨이클러치(57)의 외부면에는 로드레버(59)가 착탈 가능하게 끼어지는 제1레버끼움단(57a)이 형성되고, 제2원웨이클러치(58)의 외주면에는 로드레버(59)가 착탈 가능하게 끼어지는 제2레버끼움단(58a)이 형성된다.

제1원웨이클러치(57)는, 내측링과 외측링 사이에 클러치기어가 내장됨으로써 내측링을 시계 방향으로만 회전시키는 것으로서 내측링에는 제1회전캡(53)이 결합 고정된다. 제1원웨이클러치(57)는 제1레버끼움단(57a)에 로드레버(59)를 끼운 후 반복적으로 잡아당기는 동작에 의하여 내측링에 고정 결합된 제1회전캡(53)을 시계 방향으로 회전시키고, 이에 따라 제1회전캡(53)과 결합된 스크류(56)는 시계 방향으로만 회전된다.

제2원웨이클러치(58)는, 내측링과 외측링 사이에 클러치기어가 내장됨으로써 내측링을 반시계 방향으로만 회전시키는 것으로서 내측링에는 제1회전캡(53)이 결합 고정된다. 제2원웨이클러치(58)는 제2레버끼움단(58a)에 로드레버(59)를 끼운 후 반복적으로 잡아당기는 동작에 의하여 내측링에 고정 결합된 제2회전캡(53)을 반시계 방향으로 회전시키고, 이에 따라 제2회전캡(54)과 결합된 스크류(56)는 시계 방향으로만 회전된다.

이와 같이, 다관절로봇(20)을 절곡기(10)를 기준으로 좌측 또는 우측으로 위치이동이 가능한 스테이션(50)을 채용함으로써, 다이(12)와 펀치(13)에 설치되는 여러 지그로 접근하는 위치로 다관절로봇(0)의 위치이동이 자유로우며, 이에 따라 다관절로봇(20)의 동작을 새로 세팅하고 하이브리드 그리퍼(30)의 그리핑 위치를 정렬하여야 하는 등의 여러 복잡한 작업을 최소화함으로써 소품종 및 소량생산에도 운영이 유연하다.

도 11은 도 1의 관절로봇에 비젼부가 설치된 것을 설명하기 위한 도면이다.

비젼부(60)는 하이브리드 그리퍼(30)에 의하여 이송되는 모재(M)를 촬영하여 대응되는 비젼신호(V)를 발생한다. 이러한 비젼부(60)는, 회전암(23)의 상부측에 돌출되게 설치되는 제1카메라브라켓(61)과, 제1카메라브라켓(61)에 회전 가능하게 지지되어 상기 모재(M) 측을 촬영하는 제1카메라(62)와, 회전암(23)의 하부측에 돌출되게 설치되는 제2카메라브라켓(63)과, 제2카메라브라켓(63)에 회전 가능하게 지지되어 상기 모재(M) 측을 촬영하는 제2카메라(64)와, 제1카메라(62)에 설치된 것으로서 제1카메라(62)에 의하여 촬영되는 영역을 지시하기 위한 제1레이저(L1)를 조사하는 제1레이저지시계(65)와, 제2카메라(64)에 설치된 것으로서 제2카메라(64)에 의하여 촬영되는 영역을 지시하기 위한 제2레이저(L2)를 조사하는 제2레이저지시계(66)를 포함한다.

제1카메라브라켓(61)과 제2카메라브라켓(63)은 회전암(23)의 상하 양측으로 연장되면서 대향되게 배치된다. 제1카메라브라켓(61)은 제1카메라(62)를 비스듬하게 회전 가능하게 지지하고, 제2카메라브라켓(63)은 제2카메라(64)를 비스듬하게 회전 가능하게 지지하며, 제1카메라(62)가 촬영하고자 하는 영역과 제2카메라(64)가 촬영하고자 하는 영역을 일치시킬 수 있다.

제1카메라(62)는 회전암(23)의 상부측에서 모재(M)가 절곡되는 과정을 모니터링하고, 제2카메라(64)는 회전암(23)의 하부측에서 모재(M)가 절곡되는 과정을 모니터링한다. 이때 제1,2카메라(62)(64)는 제1,2카메라브라켓(61)(63)에 의하여 회전암(23) 양측에 대향되게 배치됨으로써, 그리퍼(30)가 회동되거나 위치가 변경되더라도 절곡되는 모재(M)를 실시간 모니터링할 수 있다. 만약, 카메라를 1 개만 채용할 경우, 그리퍼(30)의 회동 및 위치가 변할 때 모재(M)는 그리퍼(30)에 가리어질 수 있으며, 이 경우 절곡되는 과정을 정확히 모니터링할 수 없다.

제1,2카메라(62)(64)는 제1,2카메라브라켓(61)(63)에서 비스듬하게 회전됨으로써 촬영하고자 하는 영역을 일치시킬 수 있다. 이에 따라 모재(M)가 절곡과정에서 정위치를 유지하도록 제어할 수 있는 기준을 확보할 수 있다.

또한 제1,2카메라(62)(64)는, 절곡과정에서 모재(M)를 반복적으로 그리핑 또는 그리핑 해재하는 동안에 모재(M)의 위치를 트랙킹하기 위한 정보를 제공하고, 완성된 절곡대상물을 새로 정해진 불특정한 위치에 반복하여 적재될 수 있도록 하는 정보를 제공한다.

제1레이저지시계(65)는 제1카메라(62)가 촬영하는 영역으로 제1레이저(L1)를 조사하며, 이에 따라 제1카메라(62)가 촬영하는 정확한 영역, 엄밀하게는 촬영영역의 중앙이 어디인지를 제1카메라(62)를 통하여 확인하지 않아도 알 수 있다.

제2레이저지시계(66)는 제2카메라(64)가 촬영하는 영역으로 제2레이저(L2)를 조사하며, 이에 따라 제2카메라(64)가 촬영하는 정확한 영역, 엄밀하게는 촬영영역의 중앙이 어디인지를 제2카메라(64)를 통하여 확인하지 않아도 알 수 있다.

이러한 비젼부(60)에 의하여, 절곡 공적에서 그리핑 및 핸들링될 때, 모재(M)의 미세한 위치변화를 감지할 수 있고, 이에 따른 위치제어를 통해 작업의 유연성을 확보할 수 있다. 또한 비젼부(60)의 위치추적(Location tracking) 기술을 이용하여 모재의 정위치 등을 안정적으로 확보할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 절곡기(10)를 기준으로 다관절로봇(20)의 위치를 가변함으로써 다품종 소량 생산이 가능할 뿐만 아니라 절곡 생산성을 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

10 ... 절곡기 11 ... 프레임몸체
12 ... 다이 13 ... 펀치
20 ... 다관절로봇 21 ... 로봇바디
22 ... 관절암 23 ... 회전암
30 .... 하이브리드 그리퍼 31 ... 그리퍼몸체
32 ... 진공흡착판 33 ... 제1핑거
33a ... 제1마찰패드 34 ... 제1핑거작동부
34a ... 작동부헤드 35 ... 제2핑거
35a ... 제1마찰패드 36 ... 제2핑거작동부
37 ... 위치가변부 37a ... 가이드레일홈
37b ... 그리퍼스크류 37c ... 스크류모터
40 ... 제어부 50 ... 스테이션
51 ... 스테이션베이스 51a, 51b ... 제1,2베이스측벽
51c ... 가이드레일 53, 54 ... 제1,2회전캡
53a, 54a ... 제1,2결합관통공 55 ... 스크류너트
56 ... 스크류 57 ... 제1원웨이클러치
57a ..... 제1레버끼움단 58 ... 제2원웨이클러치
58a ... 제2레버끼움단 59 ... 로드레버
60 ... 비젼부 61 ... 제1카메라브라켓
62 ... 제1카메라 63 ... 제2카메라브라켓
64 ... 제2카메라 65 ... 제1레이저지시계
66 ... 제2레이저지시계

Claims

지면에 지지되는 프레임몸체(11)에 고정되는 다이(12) 및 상기 다이(12) 측으로 승강되는 펀치(13)를 포함하는 절곡기(10)와;
로봇바디(21)에 지지되어 다양한 각도로 굽혀지거나 펼쳐지는 다수의 관절암(22) 및 상기 관절암(22)의 상단에 회전가능하게 연결되는 회전암(23)을 포함하는 다관절로봇(20);
상기 회전암(23)에 지지되는 것으로서 상기 다이(12)와 펀치(13) 사이로 출입되는 모재(M)를 진공흡착으로 들어올리거나 물리적인 힘으로 집어 들어올릴 수 있는 하이브리드 그리퍼(30);
상기 하이브리드 그리퍼(30)의 동작을 제어하는 제어부(40); 및
상기 로봇바디(21)를 절곡기(10) 전방측에 위치시키기 위한 스테이션(50);를 포함하고,
상기 스테이션(50)은, 상기 절곡기(10)에 대향되도록 지면에 지지되는 것으로서 양측에 제1,2베이스측벽(51a)(51b)이 형성된 스테이션베이스(51)와, 상기 한쌍의 베이스측벽(51a)(51b) 사이의 상기 스테이션베이스(51)에서 상기 로봇바디(21)를 지지하면서 전후진되는 무버스테이지(52)와, 상기 제1,2베이스측벽(51a)(51b)을 관통하여 회전 가능하게 설치되는 것으로서 제1,2결합관통공(53a)(54a)이 형성된 제1,2회전캡(53)(54)과, 상기 무버스테이지(52)의 양측벽에 대향되게 설치되는 한쌍의 스크류너트(55)와, 상기 한쌍의 스크류너트(55)에 스크류결합된 상태에서 제1,2결합관통공(53a)(54a)에 끼어져 고정되는 스크류(56)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템.
제1항에 있어서, 상기 하이브리드 그리퍼(30)는,
상기 회전암(23)에 결합되는 그리퍼몸체(31)와,
상기 그리퍼몸체(31)의 하단 양측에 설치되어 상기 모재(M)의 표면을 진공흡착하는 한쌍의 진공흡착판(32)과,
상기 그리퍼몸체(31)의 전방 일측에 위치된 것으로서 상기 모재(M)를 물리적인 힘으로 집기 위한 한쌍의 제1핑거(33)를 가지는 제1핑거작동부(34)와,
상기 그리퍼몸체(31)의 전방 타측에 위치된 것으로서 상기 모재(M)를 물리적인 힘으로 집기 위한 한쌍의 제2핑거(35)를 가지는 제2핑거작동부(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 스테이션(50)은,
상기 제1회전캡(53)에 시계 방향으로만 회전되게 결합되는 제1원웨이클러치(57)와,
상기 제2회전캡(54)에 반시계 방향으로만 회전되게 결합되는 제2원웨이클러치(58)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템.
제4항에 있어서, 상기 스테이션(50)은,
상기 제1,2원웨이클러치(57)(58)에 착탈되는 것으로서 제1원웨이클러치(57)를 시계 방향으로 회전시키거나 제2원웨이클러치(58)를 반시계 방향으로 회전시키는 로드레버(59)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템.
제1항에 있어서,
상기 회전암(23)에 지지되는 것으로서 상기 하이브리드 그리퍼(30)에 의하여 이송되는 상기 모재(M)를 촬영하여 대응되는 비젼신호(V)를 발생하는 비젼부(60);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템.
제6항에 있어서, 상기 비젼부(60)는,
상기 회전암(23)의 상부측에 돌출되게 설치되는 제1카메라브라켓(61)과,
상기 제1카메라브라켓(61)에 회전 가능하게 지지되어 상기 모재(M) 측을 촬영하는 제1카메라(62)와,
상기 회전암(23)의 하부측에 돌출되게 설치되는 제2카메라브라켓(63)과,
상기 제2카메라브라켓(63)에 회전 가능하게 지지되어 상기 모재(M) 측을 촬영하는 제2카메라(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템.
제7항에 있어서, 상기 비젼부(60)는,
상기 제1카메라(62)에 설치된 것으로서 제1카메라(62)에 의하여 촬영되는 영역을 지시하기 위한 제1레이저(L1)를 조사하는 제1레이저지시계(65)와,
상기 제2카메라(64)에 설치된 것으로서 제2카메라(64)에 의하여 촬영되는 영역을 지시하기 위한 제2레이저(L2)를 조사하는 제2레이저지시계(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공장자동화용 로봇 절곡시스템