KR20010106308A

KR20010106308A - 나사체결로봇

Info

Publication number: KR20010106308A
Application number: KR1020010057345A
Authority: KR
Inventors: 최희태
Original assignee: 최희태; 주식회사 에이스조립시스템
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2001-11-29
Also published as: KR100393755B1

Abstract

나사체결로봇이 개시된다. 그러한 나사체결로봇은 베이스의 양측부로부터 상향으로 한 쌍의 수직 프레임이 각각 돌출 형성되고, 상기 한 쌍의 수직 프레임은 수평 프레임에 의하여 서로 연결되며, 상기 수평 프레임에 장착되어 수평방향으로 왕복 이동하는 X축 이송부와, 상기 X축 이송부에 장착되어 상하로 왕복 이동하는 Y축 이송부와, 상기 베이스의 상면에 이동가능하게 장착되며 기판이 적치되는 제1 및 제2 작업대를 구비하는 Z축 이송부로 이루어지는 3축 제어로봇; 상기 3축 제어로봇의 상기 X축 이송부에 장착되며 나사를 저장하여 순차적으로 공급하는 나사공급수단; 그리고 상기 3축 제어로봇의 상기 Y축 이송부에 장착되어 상하로 왕복운동을 하며, 상기 나사공급수단으로부터 공급된 나사를 상기 기판에 체결하는 나사 체결수단을 포함한다.

Description

나사체결로봇{ROBOT FOR SCREWING THE SCREW}

본 발명은 나사체결로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3축제어 로봇에 체결수단과 나사공급수단을 각각 장착하고, 작업대를 2개로 구성함으로써 나사체결효율을 향상시킨 나사체결로봇에 관한 것이다.

근래에는 로봇의 사용이 점차로 증가하고 있는 추세이며, 나사체결로봇, 용접로봇, 조립로봇, 절단로봇 등이 산업현장 등에서 주로 사용되고 있다. 특히, 나사체결로봇은 자동차 및 전자제품 등의 조립 및 생산에 사용되고 있으며 다양한 종류의 나사체결로봇이 개발되고 있다. 이러한 나사체결로봇은 2축 제어방식 및 3축 제어방식 등으로 분류되고 있으며, 특히 3축 제어방식이 주로 사용되고 있다.

도1 에는 3축 제어 로봇을 이용한 나사체결로봇이 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 나사체결로봇은 X축, Y축, Z축 이송부(1,2,3) 및 제어부(도시안됨)로 이루어진 3축 제어로봇(4)과, 상기 3축 제어로봇(4)의 베이스(5)에 장착되어 나사를 공급하는 나사공급기(6)와, 상기 Y축 이송부(2)에 장착되어 상기 나사공급기(6)로부터 나사를 인출하여 기판(7)에 체결하는 나사 체결기(8)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 나사체결로봇은 Z축 이송부(3)에 의하여 기판(7)을 작업위치로 이송하게 된다. 그리고, 나사공급기(6)는 많은 나사를 저장하여 하나씩 나사를 인출하게 되며 상기 나사 체결기(8)는 이러한 나사를 공기흡입 방식 혹은 자석에 의하여 집어서 기판(7)에 체결한다.

그러나, 이러한 방식의 나사체결로봇은 Z축 이송부에 작업대를 하나만을 장착함으로써 한 번 작업에 하나의 기판만을 나사체결함으로써 나사체결효율이 저하된다.

또한, 상기 체결기가 나사공급기로 이동하여 나사를 집어서 다시 작업위치로 이동하여 나사를 체결하게 됨으로 이동시간으로 인한 작업시간이 길어지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, Z축이송부에 작업대를 2개로 구성함으로써 2개의 작업대에 의하여 연속적인 작업이 가능하도록 하여 작업효율을 향상시킨 나사체결로봇을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 나사 공급기를 X축 이송부에 일체로 장착하여 나사를 체결함으로써 작업반경이 커지지 않음으로 작업시간이 단축되는 나사체결로봇을 제공하는데 있다.

도1 은 종래의 나사체결로봇을 보여주는 사시도.

도2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2 개의 작업대가 구비된 나사체결로봇을 보여주는 사시도.

도3 은 도2 에 도시된 나사체결로봇의 정면도.

도4 는 도2 에 도시된 나사체결로봇의 측면도.

도5 는 도4 의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 부분 확대도.

도6 은 도5 에 도시된 나사체결수단과 나사 공급수단의 연결구조를 도시하는 평면도.

상기 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 베이스의 양측부로부터 상향으로 한 쌍의 수직 프레임이 각각 돌출 형성되고, 상기 한 쌍의 수직 프레임은 수평 프레임에 의하여 서로 연결되며, 상기 수평 프레임에 장착되어 수평방향으로 왕복 이동하는 X축 이송부와, 상기 X축 이송부에 장착되어 상하로 왕복 이동하는 Y축 이송부와, 상기 베이스의 상면에 이동가능하게 장착되며 기판이 적치되는 제1 및 제2 작업대를 구비하는 Z축 이송부로 이루어지는 3축 제어로봇; 상기 3축 제어로봇의 상기 X축 이송부에 장착되며 나사를 저장하여 순차적으로 공급하는 나사공급수단; 그리고 상기 3축 제어로봇의 상기 Y축 이송부에 장착되어 상하로 왕복운동을 하며, 상기 나사공급수단으로부터 공급된 나사를 상기 기판에 체결하는 나사 체결수단을 포함하는 나사체결로봇을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 나사 공급수단은 나사가 저장되는 케이스와, 상기 케이스의 일측에 경사지게 장착되어 나사가 미끄러짐으로써 공급되는 슬로프와, X축 이송부의 전방 프레임에 장착되어 미끄러진 나사를 탄력적으로 지지하는 사각판을 포함한다.

상기 나사는 상기 슬로프의 하단부와 사각판의 일측부에 각각 형성된 반원형 홈이 서로 대응하여 형성되는 원형홀에 안착된다. 상기 사각판은 상기 전방 프레임에 스프링에 의하여 장착된다. 그리고, 상기 체결수단은 상기 Y축 이송부에 장착되는 실린더와, 상기 실린더에 일체로 장착되어 상하로 이동가능하며 회전가능한 전동 드라이버를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나사체결로봇을 상세하게 설명한다.

도2 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 나사체결로봇은 X축, Y축, Z축 이송부(10,11,12)로 이루어진 3축 제어로봇(13)과, 상기 X축 이송부(10)에 장착되어 나사를 공급하는 나사공급수단(14)과, 상기 Y축 이송부(11)에 장착되어 공급된 나사를 기판(28)에 체결하기 위한 나사체결수단(15)이 일체로 결합된다.

상기 3축 제어로봇(13)은 본 출원인이 출원한 특허출원 제10-2001-0049584호 (명칭;두 개의 작업대가 장착된 3축 제어로봇)에 개시된 로봇이 사용될 수 있다.

즉, 3축 제어로봇(13)은 베이스(16)가 구비되며, 상기 베이스(16)의 양측에는 한 쌍의 수직프레임(Frame;17)이 장착되고, 상기 한 쌍의 수직 프레임(17) 사이에는 수평 프레임(18)이 장착된다. 그리고, 상기 수평 프레임(18)에는 X축 이송부(10)가 장착되어 X축 방향으로 이송 가능하며, 상기 X축 이송부(10)의 일측에는 Y축 이송부(11)가 장착된다. 상기 Y축 이송부(11)는 상하방향으로 왕복운동을 한다.

또한, 상기 베이스(16)의 상면에는 Z축 방향으로 이송 가능한 Z축 이송부(12)가 장착되며, 상기 Z축 이송부(12)는 제1 및 제2 작업대(19,20)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 작업대(19,20)는 교대로 작업위치로 이동하게 된다.

이러한 3축 제어로봇(13)은 그 내부에 스태핑 모터 및 밸트(도시안됨) 등을 구비하고, 상기 제어부(도시안됨)의 제어신호에 의하여 스태핑 모터를 구동시킴으로써 상기 X, Y, Z축 이송부(10,11,12)를 적절하게 이동하여 예정된 작업을 진행하게 된다.

상기 나사체결수단(15)은 Y축 이송부(11)에 상하로 이송가능하게 장착되어 공급된 나사를 기판(28)에 체결하게 된다. 따라서, 2개의 작업대가 교차적으로 이송해 온 기판(28)에 나사를 자동적으로 연속하여 체결하게 된다.

이러한 나사체결수단(15)은 X축 이송부(10)의 일측에 상하로 왕복운동 가능하게 장착된 Y축 이송부(11)에 일체로 고정된다. 그리고, 상기 나사체결수단(15)은 모터에 의하여 회전하는 전동 드라이버(21)와, 상기 전동 드라이버(21)를 상하로 이동시킴으로써 미세한 높이 조절이 가능한 실린더(30)를 포함한다.

따라서, 상기 전동 드라이버(21)는 1차적으로 Y축 이송부(11)에 의하여 높이 조절이 가능하며, 2차적으로는 실린더(30)에 의하여 미세한 높이 조절이 가능하다.

한편, 상기 나사공급수단(14)은 도4 내지 도6 에 도시된 바와 같이, 일반적인 나사공급기와 유사한 구조를 갖으나, X축 이송부(10)의 하부에 프레임(21)에 의하여 일체로 고정되며 슬로프(29)에 의하여 나사를 체결위치로 공급하게 된다.

이러한 나사공급수단(14)은 육면체의 케이스(22) 내부에 나사를 저장하게 된다. 그리고, 케이스(22)의 외측에는 소정 각도로 경사진 슬로프(29)가 설치된다.따라서, 상기 나사는 케이스(22)의 내부에서 가압되어 하나씩 밀려서 슬로프(29)로 공급된다.

그리고, 이 슬로프(29)의 중간에는 길이 방향으로 홈(24)이 형성되며, 이 홈(24)의 너비는 나사의 머리부보다 길게 형성된다. 따라서, 상기 나사는 케이스 (22)의 내부에서 나사의 머리부가 이 홈(24)에 걸리게 되며 경사에 의하여 하부방향으로 미끄러지게 된다.

그리고, 상기 X축 이송부(10)의 전방 프레임(31)에는 사각판(25)이 장착되며, 이 사각판(25)은 스프링(26)에 의하여 탄력적으로 지지된다. 즉, 이 사각판 (25)은 그 하부에 스프링(26)이 장착됨으로써 일단부가 상하로 회전하게 된다.

또한, 상기 슬로프(29)의 하단부에 형성된 반원형 홈과 사각판(25)의 일단부에 형성된 반원형 홈이 서로 대응함으로써 원형홀(27)이 형성된다. 따라서, 상기 슬로프(29)를 통하여 미끄러진 나사는 상기 원형홀(27)에 위치하게 된다.

이 상태에서 전동 드라이버(21)의 하부(23)가 상기 나사를 기판(28)에 체결하기 위하여 상부로부터 나사를 누르게 되면 사각판(25)이 스프링(26)에 지지되어 하방으로 밀리게 되고 나사가 기판(28)의 체결부에 위치하게 된다. 그리고, 전동 드라이버(21)가 회전함으로써 나사가 체결된다. 나사 체결 후, 전동 드라이버(21)가 상향으로 복귀하게 되면, 상기 사각판(25)은 스프링(26)의 탄성력에 의하여 다시 상향으로 이동함으로써 다음 나사가 원형홈(27)에 안착되도록 한다. 이러한 방식으로 나사 체결작업이 연속적으로 이루어 질 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나사체결로봇의 작동과정을 더욱 상세하게 설명한다.

도2 내지 도6 에 도시된 바와 같이, 나사체결로봇에 의하여 나사체결 작업을 수행하는 경우, 먼저 작업대상물을 제1 및 제2 작업대(19,20)에 적치한다. 그리고, 제어부(도시안됨)의 시작버튼을 누르게 되면, 상기 제어부(도시안됨)는 제어신호를 출력하여 3축 제어로봇(13)의 X, Y축 이송부(10,11)를 작업위치로 이송시킨다. 그리고, 나사공급수단(14)의 케이스(22)로부터 하나의 나사가 인출되어 슬로프(29)의 홈(24)을 따라 하방으로 미끄러지며 사각판(25)의 원형홀(27)에 안착된다.

이 상태에서 제어부(도시안됨)의 신호에 의하여 Z축 이송부(12)의 제1 작업대(19)가 기판(28)을 적치하고 작업위치로 이동한다. 이때, 제2 작업대(20)는 제자리에 위치하게 된다. 물론, 제2 작업대(20)를 작업위치로 먼저 이송시킬 수도 있다.

제1 작업대(19)가 기판(28)을 적치하여 작업위치로 이송하게 되면, 전동 드라이버(21)가 장착된 Y축 이송부(11)가 체결위치로 이동하며, 실린더(30)에 의하여 전동 드라이버(21)가 하부로 이동하여 드라이버(21)의 하부(23)가 상기 사각판(25)에 안착된 나사를 누르게 된다. 이때, 상기 사각판(25)은 스프링(26)에 의하여 지지되어 있음으로 일측부가 하방으로 밀리게 되며 기판(28)의 체결구멍에 삽입된다. 따라서, 전동 드라이버(21)가 회전함으로써 나사가 기판(28)에 체결된다.

상기한 바와 같이 제1 작업대(19)에 의하여 이송된 기판(28)의 나사체결작업이 완료되면, 제2 작업대(20)가 작업위치로 이동하며 제1 작업대(19)는 원위치로 복귀하게 된다. 그리고, 제1 작업대(19)와 동일한 과정을 거쳐 제2 작업대(20)에서의 나사체결 작업이 완료된다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나사 체결로봇은 나사공급수단 및 나사체결수단을 3축제어로붓에 일체로 장착함으로써 나사 체결작업의 효율을 향상시킨 장점이 있다.

또한, Z축 이송부의 작업대를 2개로 구비함으로써 나사체결작업이 연속적으로 가능한 장점이 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

베이스의 양측부로부터 상향으로 한 쌍의 수직 프레임이 각각 돌출 형성되고, 상기 한 쌍의 수직 프레임은 수평 프레임에 의하여 서로 연결되며, 상기 수평 프레임에 장착되어 수평방향으로 왕복 이동하는 X축 이송부와, 상기 X축 이송부에 장착되어 상하로 왕복 이동하는 Y축 이송부와, 상기 베이스의 상면에 이동가능하게 장착되며 기판이 적치되는 제1 및 제2 작업대를 구비하는 Z축 이송부로 이루어지는 3축 제어로봇;

상기 3축 제어로봇의 상기 X축 이송부에 장착되며 나사를 저장하여 순차적으로 공급하는 나사공급수단; 그리고

상기 3축 제어로봇의 상기 Y축 이송부에 장착되어 상하로 왕복운동을 하며, 상기 나사공급수단으로부터 공급된 나사를 상기 기판에 체결하는 나사 체결수단을 포함하는 나사체결로봇.
제1 항에 있어서, 상기 나사 공급수단은 나사가 저장되는 케이스와, 상기 케이스의 일측에 경사지게 장착되어 나사가 미끄러짐으로써 공급되는 슬로프와, X축 이송부의 전방 프레임에 장착되어 미끄러진 나사를 탄력적으로 지지하는 사각판을 포함하는 나사체결로봇.
제2 항에 있어서, 상기 나사는 상기 슬로프의 하단부와 사각판의 일측부에각각 형성된 반원형 홈이 서로 대응하여 형성되는 원형홀에 안착하는 나사체결로봇.
제2 항에 있어서, 상기 사각판은 상기 전방 프레임에 스프링에 의하여 장착되어 일단부가 회전가능한 나사체결로봇.
제1 항에 있어서, 상기 체결수단은 상기 Y축 이송부에 장착되는 실린더와, 상기 실린더에 일체로 장착되어 상하로 이동가능하며 회전가능한 전동 드라이버를 포함하는 나사체결로봇.