KR20010103301A - 다축 로봇용 이송 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다축 로봇용 이송 유니트에 관한 것으로 간단한 구조의 6축 로봇에 이송 유니트를 더 구비하여 7축 로봇의 역할을 수행하도록 하여 구성의 간소화와 작업 공정 단축을 통한 경제적 이익 창출의 극대화를 목적으로 창출된 것으로,

상기 이송 유니트(2)는;

레일형의 베이스 프레임(20)에 길이방향의 양측방에는 LM 가이드(22)를 구비하되, 일측의 LM 가이드(22) 내측에는 랙 기어(23)를 형성하고, 가장 자리 양측에는 스토퍼(24)를 개재하여 6축 로봇을 안치하기 위해,

그 평면 형상이 개략 정사각형을 이루는 것으로 상단에 거치 플레이트(26)가 형성되고 그 직하방으로, 베이스 프레임(20)에 개재된 LM 가이드(22)와 체결하기 위한 가이드 레일(27)이 장착되며, 상기 거치 플레이트(26) 일측에는 LM 가이드(22) 내측에 형성된 랙 기어(23)와 체결되는 피니언 기어(29)를 축 선단에 장착한 서보 모터(28)를 더 구비한 슬라이딩 지그(21)를 장착하는 것을 특징으로 한다.

Description

다축 로봇용 이송 유니트{Traveling unit for multi-axis robot}

본 발명은 다축 로봇용 이송 유니트에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자동차 조립 라인에 적용되어 용접등을 수행하는 다축 로봇에 작업 공정과 다축 로봇의 설비를 감소시킬 수 있는 이송 유니트의 제공에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 원동기에 의해 육상에서 이동할 목적으로 제작한 용구를 말하며, 섀시(chassis)와 바디(body)로 구성된다.

그 중 섀시는 엔진을 비롯하여 자동차의 구동에 필요한 동력 전달 장치, 차축 및 현가 장치, 조향 장치 및 브레이크 장치로 이루어지고,

바디는 섀시를 차체와 체결하기 위한 프레임과 승객의 탑승이 이루어지는 외장으로 형성된다.

상기와 같이 자동차의 바디를 구성하는 프레임은 섀시를 구성하는 각 장치나 승객이 탑승하는 외장 부분을 장착하는 곳으로,

자동차의 발전과 함께 최고의 안전도를 위한 많은 발전을 거듭하여 현재에는 프레임 일체형 구조인 모노코크(monocoque)형이 보편화되고 있다.

또한 외장은 승객이 탑승하는 부분으로 외부 구성과, 내부 구성 및 내장 부분으로 크게 구분된다.

상기 외부 구성은 범퍼, 휀더, 필러, 도어와 같이 승객실을 비롯하여 엔진이나 트렁크등에 필요한 공간과 주행중에 받는 외력에 대하여 강도를 확보하는 부분이며,

내부 구성은 자동차의 외부에서는 보이지 않는 앞 바디 필러 아우터, 카울 사이드 패널, 아우터 로크 패널, 루프 트립 패널, 루프 사이드 레일 아우터등과 같이 외부 구성을 지지한 보디 전체의 강도를 확보하는 부분이고,

내장 부분은 승차자가 직접으로 착좌하는 시트, 바닥에 시공되는 카페트 및 소음 흡수를 위한 각종 사일런스 패드(silence pad)등이 이에 속한다.

이러한 자동차는 프레임과 내,외부 구성을 상호 고정하기 위해 용접을 통한 체결 수단을 이용하며, 상기 용접 작업은 자동화 조립 라인의 용접 로봇을 통해 행해진다.

상기 용접 로봇은 적용 당시 작동 범위가 극히 한정된 단순한 구성이었으나, 자동차의 발전과 더불어 현재에는 다양한 작동 범위를 가지는 다축 로봇이 보편적으로 활용되며, 그 가운데 6축과 7축 로봇이 가장 많이 사용된다.

이러한 다축 로봇은 그 작동 범위가 극히 세밀한 부위까지 동작 가능하여 용접 품질 향상과 강도 보강에 많은 장점을 가지는 것으로,

상기 6축 및 7축 로봇은 도 1에서와 같이 크게 베이스 프레임(10)상으로 로봇 기구부(11)가 안치되고, 이를 제어하는 로봇 컨트롤 패널(12)이 구동에 요구되는 각종 케이블(13)을 개재하여 로봇 기구부(11)와 연결된다.

더불어 7축 로봇은 가장 큰 장점인 로봇 기구부(11)의 이송에 필요한 서보 모터(14)를 하단에 장착하여 로봇 컨트롤 패널(12)과 케이블(15)로서 연결하여 7축의 제어를 도모한다.

상기와 같은 7축 로봇은 메인 CPU PCB, 축제어 PCB, 서보 앰프등으로 이루어진 로봇 컨트롤 패널(12)의 제어로서 작동 가능한데,

먼저 메인 CPU에서 축제어 PCB로 축 이동 신호를 출력하면 축제어 PCB는 서보 앰프에 축 동작 명령을 입력하여 서보 앰프에 의하여 로봇 기구부(11)의 각 축 서보 모터와 7축 서보 모터(14)가 작동하여 용접 작업을 수행한다.

이상과 같은 7축 로봇(1)은;

6축 로봇이 도 2에서와 같이 2대의 로봇중 1대의 6축 로봇으로 A공정(100) 용접을 수행하고, 이어 B공정(200)을 나머지 1대의 로봇을 이용하여 용접 작업을 마무리하는 일련의 용접 과정을,

7축 로봇(1)의 로봇 기구부(11)가 이동하여 1대의 로봇을 통한 하나의 공정으로 마무리할 수 있는 장점을 가진다.

그러한 상기 7축 로봇은 6축 로봇에 비하여 로봇 기구부를 이송하기 위한 7축 서보 모터, 케이블, 서보 앰프 및 각종 제어 시스템이 추가되어 구성이 복잡한 단점을 안고 있었다.

또한 7축 로봇의 장점으로 인해 기존으 6축 로봇을 7축으로 개조할 경우 시간과 비용이 과다하게 소요되는 문제점을 안고 있었다.

이에 본 발명에서는 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로 간단한 구조의 6축 로봇에 이송 유니트를 더 구비하여 7축 로봇의 역할을 수행하도록 하여구성의 간소화와 작업 공정의 단축을 통한 경제적 이익 창출의 극대화를 그 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 7축 로봇의 구성을 도시한 간략 구성도,

도 2는 일반적인 다축 로봇을 이용한 제작 공정을 도시한 라인 제어도,

도 3은 본 발명이 적용된 다축 로봇용 이송 유니트를 도시한 평면도 및 정면도,

도 4는 본 발명이 적용된 다축 로봇용 이송 유니트의 요부인 슬라이딩 지그를 도시한 정면도,

도 5는 본 발명인 다축 로봇용 이송 유니트의 사용 상태를 도시한 간략 구성도,

도 6은 본 발명인 다축 로봇용 이송 유니트를 이용한 제작 공정을 도시한 라인 제어도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

2;이송 유니트 3;6축 로봇

20;베이스 프레임 21;슬라이딩 지그

22;LM 가이드 23;랙 기어

28;서보 모터 29;피니언 기어

30;PLC 300,400;용접 공정

이하 첨부되는 도면과 관련하여 본 발명의 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명이 적용된 다축 로봇용 이송 유니트를 도시한 평면도 및 정면도, 도 4는 본 발명이 적용된 다축 로봇용 이송 유니트의 요부인 슬라이딩 지그를 도시한 정면도, 도 5는 본 발명인 다축 로봇용 이송 유니트의 사용 상태를 도시한 간략 구성도, 도 6은 본 발명인 다축 로봇용 이송 유니트를 이용한 제작 공정을 도시한 라인 제어도로서 함께 설명한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 다축 로봇용 이송 유니트(2)는 도 3에서와 같이 레일형의 베이스 프레임(20)을 기초로 길이 방향의 양측방에는 6축 로봇(3)을 개재하여 이송하기 위한 슬라이딩 지그(21)가 장착되는 LM 가이드(22)를 구비하되,

일측의 LM 가이드(22) 내측에는 슬라이딩 지그(21)의 구동에 필요한 랙 기어(23)를 동시에 형성한다.

또한 상기 프레임(20)의 가장 자리 양측에는 슬라이딩 지그(21)의 활주시 경계점을 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼(24)를 개재하며, LM 가이드(22)가 장착된 일측에는 슬라이딩 지그(21)의 구동에 요구되는 각종 케이블등이 지그(21)의 왕복 운동시 손상 또는 꼬이는 것을 방지하는 케이블 베이어(cable veyor;25)가 형성된다.

상기와 같이 베이스 프레임(20)상에 안치되어 직선 왕복 운동을 수행하는 슬라이딩 지그(21)는 도 4에서와 같이 그 평면 형상이 개략 정사각형을 이루는 것으로,

상단의 거치 플레이트(26)가 형성되고 그 직하방으로 베이스 프레임(20)에 개재된 LM 가이드(22)와 체결하기 위한 가이드 레일(27)이 장착된다.

또한 거치 플레이트(26) 일측에는 슬라이딩 지그(21)의 왕복 작용에 필요한 구동력 발생을 위한 서보 모터(28)가 개재되며, 상기 서보 모터(28)는 축 선단으로 LM 가이드(22) 내측에 형성된 랙 기어(23)와 체결되는 피니언 기어(29)를 장착하여 슬라이딩 지그(21)의 구동을 도모한다.

상기와 같은 이송 유니트(2)는 생산 라인을 제어하는 PLC(Programable Logic Controller;30)를 통해 제어되어 6축 로봇(3)을 이용한 7축 로봇으로의 활용이 가능하다.

이상과 같은 본 발명의 작용 상태를 종래 구성의 문제점과 비교하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 이송 유니트(2)는 도 5에서와 같이 6축 로봇(3)을 슬라이딩 지그(21)상에 안치한 후, 슬라이딩 지그(21)의 구동에 요구되는 서보 모터(28)를 PLC(30)와 케이블(31)로서 연결하여 7축 로봇으로의 역할 수행이 가능하도록 구비하고,

그 이외의 6축 로봇(3)을 구동하기 위한 각종 케이블(32)들은 로봇 컨트롤 패널(33)과 연결하여 6축 로봇의 구동과 7축의 작용이 별도로 작용하도록 한다.

상기와 같이 이송 유니트(2)의 슬라이딩 지그(21)상에 안치된 6축 로봇(3)은도 6에서와 같이 양측 대칭으로 구비된 로봇은 C공정(300)의 용접 작업을 로봇 컨트롤 패널(33)의 신호로 작업을 완료하면,

이어 PLC UNIT(30)의 입력단(34)으로 작업 완료 신호를 이송하고, CPU(35)는 다시 출력단(36)을 통하여 슬라이딩 지그(21)를 구동하는 서보 모터(28)를 제어하는 NC 컨트롤러(37)로 슬라이딩 지그(21)의 이동 신호를 보낸다.

상기와 같이 NC 컨트롤러(37)의 이동 신호를 받은 서보 모터(28)는 축 선단에 개재된 피니언 기어(29)를 회전시켜 이와 접동하는 랙 기어(23)에 구동력을 전달하여 슬라이딩 지그(21)가 D공정(400)으로 이송하도록 한다.

상기와 같이 슬라이딩 지그(21)로 인해 D공정(400)으로 변위한 6축 로봇(3)은 로봇 컨트롤 패널(33)의 작업 지시에 의해 용접 작업을 수행하고,

용접 완료와 함께 상술한 각종 장치의 역순을 통해 슬라이딩 지그(21)와 6축 로봇(3)은 C공정(300) 위치로 원복하여 다음 작업을 수행할 수 있도록 한다.

이와 같이 이송 유니트(2)를 이용한 6축 로봇의 적용은 종래 6축 로봇이 이동이 불가능함으로 2개 공정에는 반드시 2대의 로봇이 적용됨으로 인한 생산 공정 증가와 이를 구현하기 위한 중복적인 설비 투자 및,

7축 로봇이 가지는 구성의 복잡성 다대함과 6축 로봇을 7축 로봇으로 개조하기 위해 초래되는 각종 문제점을 해결할 수 있다.

이상과 같은 본 발명인 다축 로봇용 이송 유니트는 6축 로봇을 별도로 개조하지 않고 7축 로봇으로의 역할 수행이 가능하여 투자 설비를 감축시킴은 물론,

용접 공정 단축에 의한 생산성 향상과 생산 단가 절감을 실현함으로서 경제적 가치 창출의 극대화를 이룰 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 다축 로봇용 이송 유니트를 구성함에 있어서;

   상기 이송 유니트(2)는;

   레일형의 베이스 프레임(20)에 길이방향의 양측방에는 LM 가이드(22)를 구비하되, 일측의 LM 가이드(22) 내측에는 랙 기어(23)를 형성하고, 가장 자리 양측에는 스토퍼(24)를 개재하여 6축 로봇을 안치하기 위한 슬라이딩 지그(21)를 장착하는 것을 특징으로 하는 다축 로봇용 이송 유니트.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 슬라이딩 지그(21)는;

   그 평면 형상이 개략 정사각형을 이루는 것으로,

   상단에 거치 플레이트(26)가 형성되고 그 직하방으로 베이스 프레임(20)에 개재된 LM 가이드(22)와 체결하기 위한 가이드 레일(27)이 장착되며,

   상기 거치 플레이트(26) 일측에는 LM 가이드(22) 내측에 형성된 랙 기어(23)와 체결되는 피니언 기어(29)를 축 선단에 장착한 서보 모터(28)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 다축 로봇용 이송 유니트.
3. 제 2 항에 있어서;

   상기 슬라이딩 지그(21)에 구동력을 전달하는 서보 모터(28)는;

   생산 라인을 제어하는 PLC(Programable Logic Controller;30)를 통해 제어되는 NC 컨트롤러(37)에 의해 통제되도록 한 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 다축 로봇용 이송 유니트.