KR102580394B1 - 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈 및 이를 이용한 허브 가공방법 - Google Patents

로봇팔용 터닝 그립퍼모듈 및 이를 이용한 허브 가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로봇팔을 효율적으로 운용하여 가공공정의 자동화를 도모할 수 있는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈 및 이를 이용한 허브 가공방법을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 B축(B)을 중심으로 선회작동되는 관절암(10); 상기 관절암(10)에 설치되고, 양측 방향으로 제 1, 2확장편(21)(22)이 형성되는 그립퍼암(20); 상기 제 1확장편(21) 단부에 설치되고, 제 1확장편(21)을 기준으로 옵셋(Offset) 배치되어, 제 1확장편(21)과 평면상에 불일치하는 제 1설치면(32)을 형성하는 제 1옵셋플레이트(30); 상기 제 2확장편(22) 단부에 설치되고, 제 2확장편(22)을 기준으로 제 1옵셋플레이트(30)와 반대방향으로 옵셋(Offset) 배치되어, 제 2확장편(22)과 평면상에 불일치하는 제 2설치면(32')을 형성하는 제 2옵셋플레이트(30'); 및 상기 제 1, 2설치면(32)(32')에 서로 반대방향으로 설치되어 피가공물(1)을 클램핑하도록 한 쌍으로 구비되는 그립퍼(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈 및 이를 이용한 허브 가공방법을 이용하면, 협소한 공간에서 복수의 가공공정을 연속 수행하는 중에 피가공물의 자세 변경 및 위치이동에 따른 간섭을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

Description

로봇팔용 터닝 그립퍼모듈 및 이를 이용한 허브 가공방법 {Turning gripper module for robotic arm and hub processing method using it}
본 발명은 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈 및 이를 이용한 허브 가공방법으로서, 이를 보다 상세히 설명하면 로봇팔을 효율적으로 운용하여 가공공정의 자동화를 도모할 수 있는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈 및 이를 이용한 허브 가공방법에 관한 것이다.
통상 자동차 제조라인을 포함하는 다양한 자동화 제조라인에서 수많은 부품의 가공공정 및 조립공정을 거치도록 편성되고, 이때, 대부분의 부품들은 로봇용 그립 장치를 통하여 해당공정으로 투입 및 배출하는 등, 작업공정을 효율적으로 관리하고 있다.
이러한 공정 자동화의 추세에 발맞추어 로봇용 그립 장치도 그 효과적인 운용 및 관리를 위하여 계속적으로 연구 및 개발되고 있으나, 대부분 부품 형상을 고려한 그립형상만이 변경될 뿐 제조공정상에 사이클 타임을 단축하기 위한 기술 개발이 절실한 실정이다.
이에 종래에 개시된 등록특허 10-1296537호에서, 로봇의 일단에 탈부착 가능한 연결대를 구비하고, 상기 연결대의 하부에 공급대와 배출대를 구비하는 본체; 상기 공급대와 배출대의 하부에 소재를 지그로부터 공급과 배출이 가능하도록 가이드를 구비하고 소재를 진공으로 흡착하는 흡착판 또는 집게로 구속하는 핑거 중 어느 하나를 택일하여 각각 구비하거나, 조합하는 척킹수단을 구비하되, 척킹수단은 지그로부터 소재를 원활한 공급이 가능하도록 흡착판 또는 핑거를 승하강 시키는 실린더를 구비하는 클램핑부; 및 상기 본체와 클램핑부 사이에 각각 구비하고, 지그에 따라 소재를 가이드에 의해 정위치되게 유지시키도록 본체로부터 클램핑부를 다방향으로 유동하는 볼과, 상기 볼의 주변으로 스프링에 의한 유동핀으로 연결되는 관절부;를 포함하여 이루어지는 기술이 선 등록된 바 있다.
또한, 다른 종래기술인 미국 공개특허 US 201200039699호에서, 번들의 적층 스택을 형성하는 방법은 제1 그립 어셈블리 및 제2 그립 어셈블리를 포함하는 그립 기기를 제공하는 것을 포함하고, 제1 그립 어셈블리는 하나 이상의 제1 번들을 잡도록 구성되고, 제2 그립 어셈블리는 하나 이상의 제2 번들을 잡도록 구성되며, 제1 및 제2 그립 어셈블리는 이에 의해 파악된 제1 및 제2 번들이 서로에 대해 방향이 변경될 수 있도록 구성되고, 제1 위치로부터 제1 그립 어셈블리를 갖는 하나 이상의 제1 번들 및 제2 그립 어셈블리를 갖는 하나 이상의 제2 번들을 검색하고 제1 및 제2 번들을 제2 위치로 이송하는 단계를 더 포함하며, 제1 및 제2 번들을 이송하는 동안, 번들은 서로에 대해 방향이 재조정되는 기술이 선 제시된 바 있다.
그러나, 상기 종래기들은 클램핑부(그립 어셈블리)를 한 쌍으로 구비하여 각각 서로 상이한 작업을 수행하려는 기술이나, 클램핑부(그립 어셈블리)가 동일한 평면상에 나란히 설치됨에 따라 피이송물을 클램핑 시, 돌출 길이가 확장되어 로봇팔 작동에 간섭이 발생되고, 로봇팔 작동반경을 확장하기 위해서는 넒은 공간을 확보해야 하는 문제점이 따랐다.
KR 10-1296537 B1 (2013.08.07.) US 201200039699 (2012.02.16.)
본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 그립퍼가 그립퍼암을 기준으로 서로 반대방향으로 옵셋 배치되고, 그립퍼 옵셋 거리만큼 피가공물이 그립퍼암을 기준으로 돌출 거리가 축소되도록 구조 개선되어, 협소한 공간에서 복수의 가공공정을 연속 수행하는 중에 피가공물의 자세 변경 및 위치이동에 따른 간섭을 최소화할 수 있는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈 및 이를 이용한 허브 가공방법을 제공함을 발명에서 해결하고자 하는 과제로 한다.
이와 함께 별도로 기술하지는 않았으나 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 청구범위를 감안하여 유추할 수 있는 범위 내의 또 다른 목적들도 본 발명의 전체 과제에 포함되도록 한다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 구성하되, 로봇팔(A)의 말단암(A1)에 설치되어, 로봇팔(A)의 길이방향으로 직교되는 B축(B)을 중심으로 선회작동되는 관절암(10); 상기 관절암(10)에 설치되고, B축(B)과 직교하는 R축(R)을 중심으로 선회작동되고, R축(R)을 중심에서 양측 방향으로 제 1, 2확장편(21)(22)이 형성되는 그립퍼암(20); 상기 제 1확장편(21) 단부에 설치되고, 제 1확장편(21)을 기준으로 옵셋(Offset) 배치되어, 제 1확장편(21)과 평면상에 불일치하는 제 1설치면(32)을 형성하는 제 1옵셋플레이트(30); 상기 제 2확장편(22) 단부에 설치되고, 제 2확장편(22)을 기준으로 제 1옵셋플레이트(30)와 반대방향으로 옵셋(Offset) 배치되어, 제 2확장편(22)과 평면상에 불일치하는 제 2설치면(32')을 형성하는 제 2옵셋플레이트(30'); 및 상기 제 1, 2설치면(32)(32')에 서로 반대방향으로 설치되어 피가공물(1)을 클램핑하도록 한 쌍으로 구비되는 그립퍼(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 그립퍼(40)는 제 1, 2옵셋플레이트(30)(30')에 의해 그립퍼암(20)을 기준으로 서로 반대방향으로 옵셋 배치되되, 상기 그립퍼(40)의 옵셋 거리(L1)만큼 피가공물(1)이 그립퍼암(20)을 기준으로 돌출 거리(L2)가 축소되어, 그립퍼암(20)이 선회작동 시 피가공물(1)에 의한 선회반경이 축소되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법은, 플랜지(1c)를 기준으로 양단에 제 1, 2축관(1a)(1b)이 형성되는 피가공물(1)이 설정된 위치에 준비되면, 로봇팔(A)에 의해 터닝 그립퍼모듈(100)의 일측 그립퍼(40)를 이용하여 피가공물(1)의 제 1축관(1a)을 클램핑한 상태로 제 1선삭파트(200)로 투입하여, 피가공물(1)의 제 2축관(1b) 내, 외경 및 플랜지(1c) 일면 및 외경을 가공하는 1차 선삭단계(S10); 상기 1차 선삭단계(S10)에서 1차 선삭가공이 완료된 피가공물(1)의 제 1축관(1a)을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 자세변경파트(300)로 투입하여, 그립퍼(40)에 의한 클램핑 위치를 제 1축관(1a)에서 제 2축관(1b)으로 변경하는 클램핑위치 변경단계(S20); 상기 클램핑위치 변경단계(S20)를 거친 피가공물(1)을 제 2선삭파트(400)로 투입하여 제 1축관(1a) 내, 외경 및 플랜지(1c) 다른 일면을 가공하는 2차 선삭단계(S30); 상기 2차 선삭단계(S30) 이후, 피가공물(1)의 제 1축관(1a)을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 에어세척파트(500)로 이송하고, 에어 분사압력을 이용하여 절삭유, 칩을 포함하는 이물질을 제거하는 에어세척단계(S40); 상기 에어세척단계(S40)를 거친 피가공물(1)을 검사파트(600)로 투입하여, 제 1, 2축관(1a)(1b) 및 플랜지(1c)의 선삭 가공오차를 검사하는 검사단계(S50); 상기 검사단계(S50) 이후, 피가공물(1)을 홀가공 위치세팅파트(700)로 투입하여, 홀가공을 해야 할 위치를 결정하는 홀가공위치세팅단계(S60); 상기 홀가공위치세팅단계(S0)에서 홀가공 위치가 결정된 피가공물을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 피어싱파트(800)로 이송하여, 플랜지(1c)에 홀을 가공하는 피어싱단계(S70); 상기 피어싱단계(S70) 이후, 피가공물(1)을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 언로딩컨베이어파트(900)로 배출하는 언로딩단계(S80);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
플랜지(1c)의 동일평면 위치에서 서로 다른 직경의 홀을 형성해야 하는 경우, 피어싱파트(800)에서 1차 홀가공이 완료된 피가공물(1)을 그립퍼(30)로 다시 언로딩하여 상기 클램핑위치 변경파트(300)에서 타측 그립퍼(40)로 클램핑위치를 변경한 다음, 다시 피어싱파트(800)에 반대방향으로 로딩하여 반대측 플랜지(1c)에 2차 홀가공을 수행하고, 2차 홀가공이 완료되면 피어싱파트(800)에서 언로딩하여 에어세척파트(500)에서 세척 후 최종 언로딩컨베이어파트(900)로 배출하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명은 그립퍼가 그립퍼암을 기준으로 서로 반대방향으로 옵셋 배치되고, 그립퍼 옵셋 거리만큼 피가공물이 그립퍼암을 기준으로 돌출 거리가 축소되도록 구조 개선되어, 협소한 공간에서 복수의 가공공정을 연속 수행하는 중에 피가공물의 자세 변경 및 위치이동에 따른 간섭을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 순차적으로 이루어지는 허브의 가공단계에서 한 쌍의 그립퍼(40)가 형성된 그립퍼암(20)이 터닝하면서 각 파트에 피가공물(1)을 로딩 및 언로딩이 유기적이고 복합적으로 수행될 수 있어서 가공 사이클타임이 단축되어 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈의 바람직한 일 실시예를 나타낸 정면 및 평면 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈의 작동상태를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법에 따른 피가공물 이동경로를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법의 자세변경파트를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법의 홀가공위치세팅파트를 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법의 피어싱지그를 나타내는 구성도.
이하 첨부된 도면의 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 기술용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다. 그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 하기의 설명에서 사용된 "상, 하, 전, 후" 등의 방향을 타나내는 표현들은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈의 바람직한 일 실시예를 나타낸 정면 및 평면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈의 작동상태를 나타내는 구성도이다.
먼저 설명하는 본 발명의 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈은 자동차용 허브의 내경을 파지하는 한 쌍의 그립퍼(40)가 그립퍼암(20)의 양 단에 서로 반대방향으로 돌출된 것으로, 크게 관절암(10), 그립퍼암(20), 제 1옵셋플레이트(30), 제 2옵셋플레이트(30') 및 그립퍼(40)를 포함하는 주요 구성으로 이루어지며, 이하에서 각 구성에 대해 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 관절암(10)은 로봇팔(A)의 말단암(A1)에 설치되어, 로봇팔(A)의 길이방향으로 직교되는 B축(B)을 중심으로 선회작동되도록 구비된다.
상기 관절암(10)은 B축(B)을 중심으로 후술하는 그립퍼암(20)의 선회각도를 제어하는 구성으로서, 서보모터에 의해 선회각도가 수치 제어되고, 이때 관절암(10)의 선회 각도는 로봇팔(A)을 구성하는 복수의 관절암 각도에 연계되어 제어되도록 구비된다.
본 발명에 다른 그립퍼암(20)은 상기 관절암(10)에 설치되고, B축(B)과 직교하는 R축(R)을 중심으로 선회작동되고, R축(R)을 중심에서 양측 방향으로 제 1, 2확장편(21)(22)이 형성된다.
상기 그립퍼암(20)은 직사각 플레이트로 형성되어 양단에 후술하는 그립퍼(40)가 배치되고, 중심부가 관절암(10)의 끝단에 구비된 R축(R)에 연결되어 R축(R)을 중심으로 선회되어 한 쌍의 그립퍼(40) 중 어느 하나를 선택적으로 사용하도록 구비된다.
본 발명에 다른 제 1옵셋플레이트(30)는 상기 제 1확장편(21) 단부에 설치되고, 제 1확장편(21)을 기준으로 옵셋(Offset) 배치되어, 제 1확장편(21)과 평면상에 불일치하는 제 1설치면(32)을 형성한다.
도 1을 참조하면, 상기 제 1옵셋플레이트(30)는 제 1확장편(21) 단부에 형성되는 연결편에 설치되고, 연결편 길이만큼 제 1설치면(32)이 제 1확장편(21)과 옵셋 배치되어 후술하는 그립퍼(40) 설치 공간을 확보하게 된다.
또한, 본 발명에 다른 제 2옵셋플레이트(30')는 상기 제 2확장편(22) 단부에 설치되고, 제 2확장편(22)을 기준으로 제 1옵셋플레이트(30)와 반대방향으로 옵셋(Offset) 배치되어, 제 2확장편(22)과 평면상에 불일치하는 제 2설치면(32')을 형성한다.
마찬가지로, 상기 제 2옵셋플레이트(30')는 도 1과 같이 제 2확장편(22) 단부에 연결되는 연결편에 설치되고, 연결편 길이만큼 제 2설치면(32')이 제 2확장편(22)과 옵셋 배치되어 후술하는 그립퍼(40) 설치 공간을 확보하게 된다.
본 발명에 따른 그립퍼(40)는 상기 제 1, 2설치면(32)(32')에 서로 반대방향으로 설치되어 피가공물(1)을 클램핑하도록 한 쌍으로 구비된다.
상기 그립퍼(40)는 단동척 구조로 형성되어 도1과 같이 피가공물(1)인 허브의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측 영역을 클램핑하도록 구비된다.
본 발명의 그립퍼(40)는 전술한 제 1, 2옵셋플레이트(30)(30')에 의해 그립퍼암(20)을 기준으로 서로 반대방향으로 옵셋 배치된다.
이에 도 2처럼 상기 R축(R)을 중심으로 그립퍼암(20)을 180˚ 선회작동 시, 한 쌍의 그립퍼(40) 방향이 동일하게 유지되므로, 피가공물(1) 로딩/언로딩공정에서 로봇팔(A) 작동이 최소화됨과 더불어 자동 가공과정에서 로봇팔의 포지션 변경과 같은 불필요한 과정을 최소화하여 가공시간이 단축되는 이점이 있다.
더욱이 상기 그립퍼(40)의 옵셋 거리(L1)만큼 피가공물(1)이 그립퍼암(20)을 기준으로 돌출 거리(L2)가 축소되어, 그립퍼암(20)이 선회작동 시 피가공물(1)에 의한 선회 반경이 축소되는 효과를 제공하여, 협소한 공간에서 선삭 및 드릴링 작업 등의 연속된 가공과정에서 피가공물(1)의 로딩 및 언로딩, 피가공물(1)의 자세 변경 및 위치이동에 따른 간섭을 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 4는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법에 따른 피가공물 이동경로를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
본 발명에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법은, 1차 선삭단계(S10), 클램핑위치 변경단계(S20), 2차 선삭단계(S30), 에어세척단계(S40), 검사단계(S50), 홀가공위치세팅단계(S60), 피어싱단계(S70) 및 언로딩단계(S80)의 순서로 이루어지며, 이하에서 각 단계에 대해 구체적으로 설명한다.
1. 1차 선삭단계(S10)
본 발명에 따른 1차 선삭단계(S10)는, 허브의 플랜지(1c)를 기준으로 양단에 제 1, 2축관(1a)(1b)이 형성되는 피가공물(1)이 설정된 위치에 준비되면, 로봇팔(A)에 의해 터닝 그립퍼모듈(100)의 일측 그립퍼(40)를 이용하여 피가공물(1)의 제 1축관(1a)을 클램핑한 상태로 제 1선삭파트(200)로 투입하여, 피가공물(1)의 제 2축관(1b) 내, 외경 및 플랜지(1c) 일면 및 외경을 가공하는 단계이다.
상기 1차 선삭단계(S10)는 CNC선반 척에 피가공물(1)의 제 2축관(1b)을 척킹하고, 내, 외경 툴을 이용하여 제 1축관(1a)과 플랜지(1c)를 선삭가공하게 된다.
그리고 본 단계에서는 CNC선반에 선 투입되어 1차 선삭 가공이 완료된 피가공물(1)을 터닝 그립퍼모듈(100)의 타측 그립퍼(40)를 이용하여 언로딩한다. 한 후, 신규 피가공물(1)을 투입하도록 구비된다.
2. 클램핑위치 변경단계(S20)
본 발명에 따른 클램핑위치 변경단계(S20)는, 1차 선삭단계(S10)에서 미가공된 가공면들이 가공될 수 있도록 그립퍼(40)에 의해 클램핑 위치를 변경하기 위한 것으로, 상기 1차 선삭단계(S10)에서 1차 선삭가공이 완료된 피가공물(1)의 제 1축관(1a)을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 자세변경파트(300)로 투입하여, 그립퍼(40)에 의한 클램핑 위치를 제 1축관(1a)에서 제 2축관(1b)으로 변경하는 단계이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법의 자세변경파트를 나타내는 구성도로, 상기 자세변경파트(300)는, 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측을 클램핑하도록 구비되는 고정척(310)과, 고정척(310)과 대향하게 설치되어, 구동부에 의해 직선 이송되고, 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측을 클램핑하도록 구비되는 유동척(320)을 포함한다.
그리고, 상기 터닝 그립퍼모듈(100)에 의해 그립퍼(40)에 클램핑된 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측을 고정척(310)에 클램핑된 후, 그립퍼모듈(100)이 복귀되고, 이어서 유동척(320)이 고정척(310) 측으로 이동되어 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측을 클램핑하면, 고정척(310)이 언클램핑된 상태로 유동척(320)이 복귀이송한 후, 터닝 그립퍼모듈(100)의 작동에 의해 그립퍼(40)가 교체된 상태로 피가공물(1)과 고정척(310) 사이로 진입하여 피가공물(1)의 다른 일측 축관을 클램핑한 상태로 배출하도록 구비된다.
3. 2차 선삭단계(S30)
본 발명에 따른 2차 선삭단계(S30)는, 상기 클램핑위치 변경단계(S20)를 거친 피가공물(1)을 제 2선삭파트(400)로 투입하여 제 1축관(1a) 내, 외경 및 플랜지(1c) 다른 일면을 가공하는 단계이다.
상기 2차 선삭단계(S30)는 CNC선반 척에 피가공물(1)의 제 2축관(1b)을 척킹하고, 내, 외경 툴을 이용하여 제 1축관(1a)을 선삭가공하게 된다.
그리고 본 단계에서는 CNC선반에 선 투입되어 2차 선삭 가공이 완료된 상태로 척에 대기되는 피가공물(1)은 터닝 그립퍼모듈(100)의 타측 그립퍼(40)에 의해 언로딩된 후, 1차 선삭가공이 완료된 새로운 피가공물(1)이 투입되도록 구비된다.
4. 에어세척단계(S40)
본 발명에 따른 에어세척단계(S40)는, 상기 2차 선삭단계(S30) 이후, 피가공물(1)의 제 1축관(1a)을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 에어세척파트(500)로 이송하고, 에어 분사압력을 이용하여 절삭유, 칩을 포함하는 이물질을 제거하는 단계이다.
상기 에어세척단계(S40)는, 피가공물(1)이 수용되는 세척부스와, 세척부스 내부에서 압축공기를 분사하는 노즐을 포함하여 구성되고, 상기 로봇팔(A)에 의해 피가공물(1)이 세척부스 내부로 투입되면 노즐을 통하여 압축공기 분사하여 이물질을 제거하므로, 이후 검사단계(S50)에서 이물질 끼임으로 인한 검사오류가 방지된다.
5. 검사단계(S50)
본 발명에 따른 검사단계(S50)는, 상기 에어세척단계(S40)를 거친 피가공물(1)을 검사파트(600)로 투입하여, 제 1, 2축관(1a)(1b) 및 플랜지(1c)의 선삭 가공오차를 검사하는 단계이다.
상기 검사파트(600)는 각종 센서 및 비전검사모듈 중 어느 이상을 이용하여 선삭 가공면을 검사하여 양품/불량품을 구분하도록 구비되고, 이때 불량품은 별도로 수거 관리하도록 구비된다.
한편, 상기 검사파트(600)에서 검출된 측정 오차 값을 제어부에서 저장 관리하면서, 오차 발생영역에 해당하는 가공공정의 절삭이송 값을 보정하는 구성도 가능하다.
6. 홀가공 위치세팅단계(S60)
도 6은 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법의 홀가공위치세팅파트를 나타내는 구성도로, 본 발명에 따른 홀가공위치세팅단계(S60)는, 상기 검사단계(S50) 이후, 피가공물(1)을 홀가공 위치세팅파트(700)로 투입하여, 홀가공을 해야 할 위치를 결정하는 단계이다.
도 6에서, 상기 홀가공위치세팅파트(700)는, 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 하나에 결합되어 회전운동되는 검사축(710)과, 검사축(710)에 의해 회전운동되는 피가공물(1)의 플랜지(1c) 일면에 근접하게 이동되어 홀 가공을 위한 둔턱(1d)을 검출하는 센서(720)를 포함한다.
그리고 상기 검사축(710)에 의해 피가공물(1)이 회전되는 중에 센서(720)에 의해 둔턱(1d)이 감지되면 검사축(710)이 정지된 상태로, 그립퍼(40)에 의해 피가공물(1)이 클램핑되도록 구비됨에 따라 후술하는 피어싱단계(S70)에서 홀이 가공되는 둔턱(1d) 위치를 기준으로 그립퍼(40)가 피가공물(1)을 클램핑하도록 구비된다.
7. 피어싱단계(S70)
본 발명에 따른 피어싱단계(S70)는, 상기 홀가공위치세팅단계(S0)에서 홀가공 위치가 결정된 피가공물을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 피어싱파트(800)로 이송하여, 플랜지(1c)에 홀을 가공하는 단계이다.
이때, 상기 피어싱단계(S70)에서 터닝 그립퍼모듈(100)의 선회작동에 의해 어느 일측 그립퍼(40)를 이용하여 가공이 완료된 피가공물(1)을 언로딩하고, 다른 일측 그립퍼(40)를 이용하여 신규 피가공물(1)을 로딩하도록 구비된다.
또한, 상기 피어싱단계(S70)에서 피어싱파트(800)로 투입되는 피가공물(1)은 피어싱지그(810)에 구속되도록 구비된다.
도 7을 참조하면, 상기 피어싱지그(810)는, 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b)이 각각 안착되도록 형성되는 한 쌍의 지그베이스(811)와, 지그베이스(811)를 중심으로 등간격으로 배치되어, 피가공물(1)의 플랜지(1c) 저면을 탄력적으로 받침 지지하는 탄성편(812)과, 지그베이스(811)에 안착된 피가공물(1)의 플랜지(1c) 상면을 가압 구속하는 밀편(813)을 포함한다.
이때, 상기 탄성편(812)에 의해 피가공물(1)의 플랜지(1c) 저면이 받침 지지되도록 구비됨에 따라 피가공물(1)이 지그베이스(811) 상으로 로딩되는 중에 충격이 흡수되고, 특히, 제 1, 2축관(1a)(1b)의 길이 차이로 인해 지그베이스(811) 상으로 로딩되는 피가공물(1)의 플랜지(1c) 높이가 서로 상이하더라도 안정적으로 지지되는 이점이 있다.
그리고 상기 지그베이스(811)는 한 쌍으로 이격 배치되고, 한 쌍의 지그베이스(811) 사이에 배치되는 하나의 실린더(814)와 한 쌍의 밀편(813)이 링크부재(815)로 연결되어, 한 쌍의 밀편(813)이 하나의 실린더(814)에 의해 연계되어 동시에 클램핑/ 언클램핑작동되도록 구비된다.
이처럼 하나의 실린더(814)에 의해 한 쌍의 밀편(813)이 제어되도록 구성되므로 피어싱지그(810)를 콤팩트하게 설계하면서 한 쌍의 피가공물(1) 간에 로딩 간격을 최소화하므로 홀가공을 위한 드릴 이동거리가 단축됨과 더불어 피어싱 공정의 사이클 타임이 단축되는 이점이 있다.
한편, 도 1의 피가공물(1)을 확대한 도면에서 둔턱(1d)의 홀 직경이 더 작게 형성되어야 하는 경우와 같이, 플랜지(1c)의 동일평면 위치에서 서로 다른 직경의 홀을 형성해야 하는 경우가 있다.
이 경우, 피어싱파트(800)에서 1차 홀가공이 완료된 피가공물(1)을 그립퍼(30)로 다시 언로딩하여 상기 자세변경파트(300)에서 타측 그립퍼(40)로 클램핑위치를 변경한 다음, 세척 후 다시 피어싱파트(800)에 반대방향으로 로딩하여 반대측 플랜지(1c)에 2차 홀가공을 수행한다.
2차 홀가공이 완료되면 피어싱파트(800)에서 언로딩하여 에어세척파트(500)에서 세척 후 최종 언로딩컨베이어파트(900)로 배출하는 과정을 더 거치게 된다.
8. 언로딩단계(S80)
본 발명에 따른 언로딩단계(S80)는, 상기 피어싱단계(S70) 이후, 피가공물(1)을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 언로딩컨베이어파트(900)로 배출하는 단계이다.
이상과 같이 본 발명의 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법은, 1차 선삭단계(S10), 2차 선삭단계(S30), 피어싱단계(S70)에서 터닝 그립퍼모듈(100)의 선회작동에 의해 어느 일측 그립퍼(40)를 이용하여 가공이 완료된 피가공물(1)을 언로딩하고, 다른 일측 그립퍼(40)를 이용하여 신규 피가공물(1)을 로딩하도록 구비된다.
따라서, 순차적으로 이루어지는 허브의 가공단계에서 한 쌍의 그립퍼(40)가 형성된 그립퍼암(20)이 터닝하면서 각 파트에 피가공물(1)을 로딩 및 언로딩이 유기적이고 복합적으로 수행될 수 있어서 가공 사이클타임이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
A: 로봇팔 A1: 말단암
B: B축 R: R축
1: 피가공물
1a: 제 1축관 1b: 제 2축관 1c: 플랜지 1d: 둔턱
100: 터닝 그립퍼모듈
10: 관절암 20: 그립퍼암 21: 제 1확장편
22: 제 2확장편 30, 30': 제 1, 2옵셋플레이트
32, 32': 제 1, 2설치면 40: 그립퍼
200: 제 1선삭파트
300: 자세변경파트 310: 고정척 320: 유동척
400: 제 2선삭파트 500: 에어세척파트 600: 검사파트
700: 홀가공 위치세팅파트 710: 검사축 720: 센서
800: 피어싱파트
810: 피어싱지그 811: 지그베이스 812: 탄성편
813: 밀편 814: 실린더 815: 링크부재
900: 언로딩컨베이어파트

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 로봇팔(A)의 말단암(A1)에 설치되어, 로봇팔(A)의 길이방향으로 직교되는 B축(B)을 중심으로 선회작동되는 관절암(10); 상기 관절암(10)에 설치되고, B축(B)과 직교하는 R축(R)을 중심으로 선회작동되고, R축(R)을 중심에서 양측 방향으로 제 1, 2확장편(21)(22)이 형성되는 그립퍼암(20); 및 그립퍼암(20)에 연계되어 서로 반대방향으로 설치되어 피가공물(1)을 클램핑하도록 한 쌍으로 구비되는 그립퍼(40);를 포함하는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법은,
    플랜지(1c)를 기준으로 양단에 제 1, 2축관(1a)(1b)이 형성되는 피가공물(1)이 설정된 위치에 준비되면, 로봇팔(A)에 의해 터닝 그립퍼모듈(100)의 일측 그립퍼(40)를 이용하여 피가공물(1)의 제 1축관(1a)을 클램핑한 상태로 제 1선삭파트(200)로 투입하여, 피가공물(1)의 제 2축관(1b) 내, 외경 및 플랜지(1c) 일면 및 외경을 가공하는 1차 선삭단계(S10);
    상기 1차 선삭단계(S10)에서 1차 선삭가공이 완료된 피가공물(1)의 제 1축관(1a)을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 자세변경파트(300)로 투입하여, 그립퍼(40)에 의한 클램핑 위치를 제 1축관(1a)에서 제 2축관(1b)으로 변경하는 클램핑위치 변경단계(S20);
    상기 클램핑위치 변경단계(S20)를 거친 피가공물(1)을 제 2선삭파트(400)로 투입하여 제 1축관(1a) 내, 외경 및 플랜지(1c) 다른 일면을 가공하는 2차 선삭단계(S30);
    상기 피가공물(1)을 검사파트(600)로 투입하여, 제 1, 2축관(1a)(1b) 및 플랜지(1c)의 선삭 가공오차를 검사하는 검사단계(S50);
    상기 검사단계(S50) 이후, 피가공물(1)을 홀가공 위치세팅파트(700)로 투입하여, 홀가공을 해야 할 위치를 결정하는 홀가공위치세팅단계(S60);
    상기 홀가공위치세팅단계(S60)에서 홀가공 위치가 결정된 피가공물을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 피어싱파트(800)로 이송하여, 플랜지(1c)에 홀을 가공하는 피어싱단계(S70);
    상기 피어싱단계(S70) 이후, 피가공물(1)을 그립퍼(40)로 클램핑한 상태로 언로딩컨베이어파트(900)로 배출하는 언로딩단계(S80);를 포함하고,
    상기 클램핑위치 변경단계(S20)에서 자세변경파트(300)는,
    피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측을 클램핑하도록 구비되는 고정척(310)과,
    고정척(310)과 대향하게 설치되어, 구동부에 의해 직선 이송되고, 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측을 클램핑하도록 구비되는 유동척(320)을 포함하고,
    상기 터닝 그립퍼모듈(100)에 의해 그립퍼(40)에 클램핑된 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측을 고정척(310)에 클램핑된 후, 그립퍼모듈(100)이 복귀되고, 이어서 유동척(320)이 고정척(310) 측으로 이동되어 피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 일측을 클램핑하면, 고정척(310)이 언클램핑된 상태로 유동척(320)이 복귀이송한 후, 터닝 그립퍼모듈(100)의 작동에 의해 그립퍼(40)가 교체된 상태로 피가공물(1)과 고정척(310) 사이로 진입하여 피가공물(1)의 다른 일측 축관을 클램핑한 상태로 배출하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 홀가공위치세팅단계(S60)에서 홀가공위치세팅파트(700)는,
    피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b) 중 어느 하나에 결합되어 회전운동되는 검사축(710)과,
    검사축(710)에 의해 회전운동되는 피가공물(1)의 플랜지(1c) 일면에 근접하게 이동되어 홀 가공을 위한 둔턱(1d)을 검출하는 센서(720)를 포함하고,
    상기 피가공물(1)이 회전되는 중에 센서(720)에 의해 둔턱(1d)이 감지되면 검사축(710)이 정지된 상태로, 그립퍼(40)에 의해 피가공물(1)이 클램핑되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 피어싱단계(S70)에서 피어싱파트(800)로 투입되는 피가공물(1)은 피어싱지그(810)에 구속되도록 구비되고,
    상기 피어싱지그(810)는,
    피가공물(1)의 제 1, 2축관(1a)(1b)이 각각 안착되도록 형성되는 한 쌍의 지그베이스(811)와,
    지그베이스(811)를 중심으로 등간격으로 배치되어, 피가공물(1)의 플랜지(1c) 저면을 탄력적으로 받침 지지하는 탄성편(812)과,
    지그베이스(811)에 안착된 피가공물(1)의 플랜지(1c) 상면을 가압 구속하는 밀편(813)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    플랜지(1c)의 동일평면 위치에서 서로 다른 직경의 홀을 형성해야 하는 경우,
    피어싱파트(800)에서 1차 홀가공이 완료된 피가공물(1)을 그립퍼(30)로 다시 언로딩하여 상기 자세변경파트(300)에서 타측 그립퍼(40)로 클램핑위치를 변경한 다음, 다시 피어싱파트(800)에 반대방향으로 로딩하여 반대측 플랜지(1c)에 2차 홀가공을 수행 후 언로딩컨베이어파트(900)로 배출하는 것을 특징으로 하는 로봇팔용 터닝 그립퍼모듈을 이용한 허브 가공방법.
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