KR20120084586A

KR20120084586A - 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치

Info

Publication number: KR20120084586A
Application number: KR1020110006021A
Authority: KR
Inventors: 이재우; 김중표
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-07-30
Also published as: KR101693878B1

Abstract

본 발명은 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치에 관한 것으로서, 플라이휠의 크랭크 장착 및 가체결 과정을 자동으로 수행하여 종래의 작업 강도 과다에 따른 작업자 스트레스 발생 및 질환 발생 등의 문제점을 해소하고, 중량물을 취급해야 하는 작업자 기피 공정의 자동화로 작업 능률 향상, 작업 환경 개선, 품질 향상, 생산성 향상 등의 이점을 가지는 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 엔진 어셈블리의 플라이휠 조립 위치에 배치되는 로봇본체와, 상기 로봇본체에 장착되는 제1 및 제2다관절 암을 포함하는 양팔 로봇기구와; 상기 로봇기구의 제1다관절 암에 장착되어, 플라이휠을 클램핑한 뒤 엔진 어셈블리의 크랭크에 밀착시키고, 밀착상태가 유지되도록 눌러주는 클램프 그리퍼와; 상기 로봇기구의 제2다관절 암에 장착되어, 상기 클램프 그리퍼에 의해 누름상태가 유지된 플라이휠의 체결홀에 볼트를 삽입하여 상기 크랭크에 가체결하기 위한 너트런너가 구비된 너트런너 그리퍼와; 장치 일측에 장착되어 플라이휠의 체결홀 위상을 검출하는 비전카메라와; 상기 비전카메라의 검출 정보를 수신하여 상기 로봇기구의 제1 및 제2다관절 암의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치가 개시된다.

Description

양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치{Engine flywheel assembling apparatus using robot}

본 발명은 엔진 플라이휠 조립 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라이휠의 크랭크 장착 및 가체결 과정을 자동으로 수행하여 종래의 작업 강도 과다에 따른 작업자 스트레스 발생 및 질환 발생 등의 문제점을 해소하고, 중량물을 취급해야 하는 작업자 기피 공정의 자동화로 작업 능률 향상, 작업 환경 개선, 품질 향상, 생산성 향상 등의 이점을 가지는 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 동력을 발생시키는 엔진이 장착되어 있으며, 이러한 엔진을 통해 연소실 내에서 폭발하면서 팽창하는 가스의 팽창력은 피스톤과 커넥팅 로드의 왕복운동으로 변환된다.

커넥팅 로드의 왕복운동은 크랭크축을 통해 회전운동으로 변환되고, 이에 최종적으로는 차륜에 회전력이 전달되어 차량이 구동된다.

크랭크축은 실린더의 피스톤 왕복운동을 회전운동으로 바꾸고 또한 피스톤에 운동을 가하여 연속적인 동력을 얻기 위한 기구로서 작용하며, 이러한 크랭크축에는 진동 흡수 및 연속적인 동력 발생 등을 위하여 플라이휠이 장착되고, 상기 플라이휠에는 크랭크축의 회전운동이 변속기로 전달될 수 있도록 입력축이 장착된다.

한편, 상기한 플라이휠은 엔진 부품에서 무게가 많이 나가는 중량물 중 하나로서, 엔진 조립라인에서 그 무게로 인해 조립에 어려움이 있는 부품 중 하나이다.

좀더 상세히 설명하면, 플라이휠(2)은 도 1에 나타낸 바와 같이 수작업으로 엔진 어셈블리(1)의 크랭크에 가체결한 뒤 자동화 장치(3)에 의한 자동 체결 과정으로 조립되는데, 종래에는 플라이휠의 가체결 과정에서 도 1의 우측에 나타낸 바와 같이 작업자가 직접 플라이휠(2)을 엔진 어셈블리(1)에 수작업으로 장착하고 가체결해야 한다.

즉 플라이휠(2)의 가체결은 플라이휠을 엔진 어셈블리(1)에 수작업으로 장착한 뒤 볼트를 가체결(2축×3회)하는 과정으로 진행되는데, 플라이휠(2)은 전체 무게가 대략 10 ~ 15kg 정도 나가는 중량물인 관계로, 엔진 조립라인에서 작업자가 이를 반복해서 수작업으로 가체결하게 되면 근골격계의 질환 유발 등 문제가 발생할 우려가 있다.

종래기술에 따른 플라이휠의 수동 조립 및 가체결 과정을 좀더 상세히 설명하면, 도 2는 플라이휠의 가체결 공정을 나타내는 사진이고, 도 3은 플라이휠의 볼트 체결되는 상태를 나타내는 도면이다.

먼저, 컨베이어(도 1에서 도면부호 6임)를 타고 본 공정(플라이휠 가체결 공정)으로 팔레트상(도 1에서 도면부호 7임)의 워크(플라이휠이 조립되어야 할 엔진 어셈블리)(1)가 도착하면, 작업자가 워크(1)의 기종을 확인(팔레트의 아이디를 읽어서 플라이휠의 기종을 조작반에 자동으로 표시)한 뒤, 해당되는 기종의 플라이휠(2)을 집어든다(도 2의 (a) 참조).

이어 플라이휠(2)을 워크, 즉 엔진 어셈블리(1)의 크랭크(1a)에 밀착하고, 체결홀(4a,4b)을 일치시킨 뒤 너트런너(8)로 볼트(5) 1개를 가체결한다. 이를 총 6회 반복 실시하여 총 6개의 볼트(5)를 가체결한다(도 2의 (b) 참조).

이와 같은 가체결 후에는 작업 완료 버튼을 눌러서 완료 신호를 발생하여 자동화 장치(3)가 배치된 다음 공정(자동 체결 공정, 도 1의 좌측에 도시함)으로 이동시킨다.

상기와 같은 종래의 가체결 과정에서는 작업자가 중량물인 플라이휠을 반복해서 직접 집어든 뒤 장착하고 볼트 체결해야 하므로 수작업에서 오는 스트레스가 클 수밖에 없고, 계속된 작업 반복시에는 작업자의 근골격계 질환이 발생할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 플라이휠의 크랭크 장착 및 가체결 과정을 자동으로 수행하여 종래의 작업 강도 과다에 따른 작업자 스트레스 발생 및 질환 발생 등의 문제점을 해소하고, 중량물을 취급해야 하는 작업자 기피 공정의 자동화로 작업 능률 향상, 작업 환경 개선, 품질 향상, 생산성 향상 등의 이점을 가지는 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 엔진 어셈블리의 플라이휠 조립 위치에 배치되는 로봇본체와, 상기 로봇본체에 장착되는 제1 및 제2다관절 암을 포함하는 양팔 로봇기구와; 상기 로봇기구의 제1다관절 암에 장착되어, 플라이휠을 클램핑한 뒤 엔진 어셈블리의 크랭크에 밀착시키고, 밀착상태가 유지되도록 눌러주는 클램프 그리퍼와; 상기 로봇기구의 제2다관절 암에 장착되어, 상기 클램프 그리퍼에 의해 누름상태가 유지된 플라이휠의 체결홀에 볼트를 삽입하여 상기 크랭크에 가체결하기 위한 너트런너가 구비된 너트런너 그리퍼와; 장치 일측에 장착되어 플라이휠의 체결홀 위상을 검출하는 비전카메라와; 상기 비전카메라의 검출 정보를 수신하여 상기 로봇기구의 제1 및 제2다관절 암의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치를 제공한다.

이에 따라, 본 발명의 엔진 플라이휠 조립 장치에 의하면, 양팔 로봇기구 및 로봇기구의 각 다관절 암에 장착된 그리퍼를 순차적으로 이용하여 플라이휠의 크랭크 장착 및 가체결 과정을 자동 수행하도록 구성됨으로써, 종래의 작업 강도 과다에 따른 작업자 스트레스 발생 및 질환 발생 등의 문제점을 해소할 수 있고, 중량물을 취급해야 하는 작업자 기피 공정의 자동화로 작업 능률 향상, 작업 환경 개선, 품질 향상, 작업 인력 감축 및 인건비 절감, 생산성 향상 등의 효과를 제공하게 된다.

도 1은 통상의 플라이휠 조립 장치 전체를 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 플라이휠 가체결 공정을 나타내는 사진이다.
도 3은 플라이휠의 볼트 체결되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치를 적용한 플라이휠 조립 장치 전체를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치에서 클램프 그리퍼를 도시한 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치에서 너트런너 그리퍼를 도시한 사시도이다.
도 8a 내지 도 8i는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치에 의해 플라이휠 자동 조립 및 가체결이 이루어지는 각 단계를 도시한 공정도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 엔진 플라이휠 조립 장치에 관한 것으로서, 플라이휠의 장착 및 가체결 과정을 자동으로 수행하여 종래의 작업 강도 과다에 따른 스트레스 발생 및 작업자 질환 발생 등의 문제점을 해소하고, 중량물을 취급해야 하는 작업자 기피 공정의 자동화로 작업 능률 향상, 작업 환경 개선, 품질 향상, 생산성 향상 등의 이점을 가지는 엔진 플라이휠(2)의 자동 조립 및 가체결 장치에 관한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치를 적용한 플라이휠 조립 장치 전체를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치를 확대하여 도시한 사시도이다.

또한 도 6a 및 도 6b는 클램프 그리퍼를 도시한 사시도이고, 도 7a 및 도 7b는 너트런너 그리퍼를 도시한 사시도로서, 도 6a 및 도 7a는 평면사시도를, 도 6b 및 도 7b는 저면사시도를 나타낸다.

또한 도 8a 내지 도 8i는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치에 의해 플라이휠 자동 조립 및 가체결이 이루어지는 각 단계를 도시한 공정도이다.

먼저, 도 4의 우측에는 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치(100)가 도시되어 있으며, 플라이휠(2)의 전체적인 조립 과정은, 본 발명에 따른 자동 조립 및 가체결 장치(100)에 의해 자동으로 엔진 어셈블리(1)의 크랭크(도 5의 도면부호 1a임)에 플라이휠(2)이 조립 및 가체결되는 과정(도 4의 우측 도면 참조)과, 이후 자동화 장치(3)에 의해 플라이휠(2)이 엔진 어셈블리(1)의 크랭크(1a)에 본 체결되는 과정(도 4의 좌측 도면 참조)으로 진행된다.

본 발명에 따른 플라이휠 자동 조립 및 가체결 장치(100)의 구성에 대해 설명하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 엔진 어셈블리(1)의 플라이휠 조립 위치에 배치되는 로봇본체(111)와, 상기 로봇본체(111)에 장착되는 제1 및 제2다관절 암(112a,112b)을 포함하는 양팔 로봇기구(110)와; 상기 로봇기구(110)의 제1다관절 암(112a)에 장착되어, 플라이휠(2)을 클램핑한 뒤 엔진 어셈블리(1)의 크랭크(1a)에 밀착시키고, 밀착상태가 유지되도록 눌러주는 클램프 그리퍼(120)와; 상기 로봇기구(110)의 제2다관절 암(112b)에 장착되어, 상기 클램프 그리퍼(120)에 의해 누름상태가 유지된 플라이휠(2)의 체결홀(도 3의 도면부호 4b임)에 볼트(도 3의 도면부호 5임)를 삽입하여 상기 크랭크(1a)에 가체결하기 위한 너트런너(142)가 구비된 너트런너 그리퍼(140)와; 장치 일측에 장착되어 플라이휠(2)의 체결홀 위상을 검출하는 비전카메라(160)와; 상기 비전카메라(160)의 검출 정보를 수신하여 상기 로봇기구(110)의 제1 및 제2다관절 암(112a,112b)의 동작을 제어하는 제어부(170);를 포함하여 구성된다.

이러한 구성에서 로봇기구(110)는 로봇본체(111)에 두 개의 다관절 암(팔)(112a,112b)이 결합된 구조를 가지며, 로봇본체(111)의 회전과 각 다관절 암(112a,112b)의 이동 및 동작이 제어부(170)의 제어신호에 따라 제어되도록 구성된다.

상기 두 다관절 암 중 제1다관절 암(112a)의 선단부에는 클램프 그리퍼(120)가, 제2다관절 암(112b)에는 너트런너 그리퍼(140)가 장착되며, 이 중 클램프 그리퍼(120)의 구성에 대해 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상술하면 다음과 같다.

클램프 그리퍼(120)는, 상기 로봇기구(110)의 제1다관절 암(112a)에 체결되는 부분인 로봇마운트브라켓(121)과, 상기 로봇마운트브라켓(121)에 고정 장착되어 플라이휠(2)을 클램핑하는 클램핑척(122)과, 상기 클램핑척(122)에 고정 설치되어 엔진 어셈블리(1)의 크랭크(1a)에 밀착된 플라이휠(2)을 밀착상태가 유지되도록 눌러주는 플라이휠 누름부(133)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 클램핑척(122)은, 로봇마운트브라켓(121)에 고정되어 플라이휠 클램핑을 위한 척실린더가 내장되는 척본체(123)와, 상기 척본체(123)의 좌우 양 측방에서 전후진하도록 된 상기 척실린더의 각 피스톤 로드(124) 선단부에 고정 장착되는 좌우 양측의 체결블럭(125)과, 상기 각 체결블럭(125)에 일체로 고정 체결되어 내측면을 통해 플라이휠(2)을 직접적으로 클램핑하는 좌우 양측의 클램프 패드(126)를 포함하여 구성된다.

상기 척실린더는 공압 또는 유압의 실린더 기구로 실시 가능하며, 그 피스톤 로드(124)가 척본체(123)의 좌우 측방에서 각각 전후진 동작하도록 복수개의 척실린더가 척본체(123) 내에 내장될 수 있다.

상기 척실린더의 좌우 양측 각 피스톤 로드(124)의 선단부에는 체결블럭(125)이 각각 고정 체결되고, 각각의 체결블럭(125)에는 클램프 패드(126)가 일체로 체결되어 장착된다.

상기 척실린더에서 각 피스톤 로드(124)가 동시에 척본체(123)에서 전진할 경우 각 피스톤 로드(124)에 장착된 체결블럭(125)이 척본체(123)에서 양 측방으로 벌어지는 동작을 하게 되고, 반대로 각 피스톤 로드(124)가 동시에 척본체(123)에서 후진할 경우 각 피스톤 로드(124)에 장착된 체결블럭(125)이 척본체(123) 측으로 모아지는 동작을 하게 된다.

또한 체결블럭(125)이 측방 이동하여 벌어지는 동작을 할 경우 클램프 패드(126)가 일체로 이동하여 함께 벌어지게 되며, 반대로 측방 이동하여 모아지는 동작을 할 경우 클램프 패드(126)가 일체로 이동하여 함께 모아지게 된다.

상기 클램프 패드(126)는 플라이휠(2)을 직접적으로 잡아주는 부분으로, 플라이휠(2)이 좌우 양측의 클램프 패드(126) 사이에 넣어진 상태에서 클램프 패드(126)가 척실린더에 의해 모아지는 동작을 하게 되면 플라이휠(2)의 주연부를 물게 되면서 클램프 패드(126)가 플라이휠(2)을 잡아주는 클램핑 상태가 된다.

반대로 플라이휠(2)을 물어주고 있는 클램프 패드(126)가 척실린더에 의해 벌어지는 동작을 하게 되면 플라이휠(2)을 다시 놓아주게 되면서 클램핑 상태가 해제되게 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 각 클램프 패드(126)의 내측면에는 플라이휠(2)의 클램핑시에 플라이휠(2)의 주연부가 삽입되어 고정될 수 있는 요홈(126a)이 형성되는바, 이 요홈(126a)에 플라이휠(2)의 주연부가 삽입되어 물리면서 플라이휠(2)이 좌우 양측의 클램프 패드(126)에 의해 보다 견고히 클램핑될 수 있게 된다.

또한 상기 클램핑척(122)의 척본체(123) 상부면이 로봇마운트브라켓(121)과 체결된 상태에서 반대쪽인 척본체(123) 하부면에는 클램핑상태인 플라이휠(2)의 중심홀(도 3에서 도면부호 2a임)과 결합되는 센터링부(127)가 구비된다.

상기 센터링부(127)는, 상기 클램핑척(122)에 길게 설치되는 지지블럭(128)과, 상기 지지블럭(128)의 양단부를 관통하도록 설치되는 가이드핀(129)과, 상기 지지블럭(128)에 상기 가이드핀(129)이 관통하도록 결합되는 브라켓(131)과, 상기 브라켓(131)에 돌출되도록 설치되어 상기 플라이휠(2)의 중심홀(2a)에 끼워지도록 된 끼움핀(132)과, 상기 지지블럭(128)에서 가이드핀(129) 및 브라켓(131)을 탄력 지지하도록 설치되어 가이드핀(129) 및 브라켓(131)의 완충 기능이 이루어지도록 하는 스프링(도시하지 않음)을 주된 구성으로 한다.

상기 가이드핀(129)은 지지블럭(128)의 양단부에 각각 하나씩 관통 설치되며, 가이드핀(129)의 선단부가 브라켓(131)의 관통홀에 끼워져 결합되고, 지지블럭(128)과 가이드핀(129)/브라켓(131) 사이에 상기 스프링이 내장되어 설치된다.

상기 스프링은 가이드핀(129) 및 브라켓(131)의 탄력 유동을 가능하게 하는 것으로, 플라이휠(2)의 중심홀(2a)에 끼움핀(132)이 끼워질 때 가이드핀(129) 및 브라켓(131)이 스프링에 의해 탄력 유동되면서 플라이휠(2)과의 충격 방지를 위한 쿠션 작용을 하게 된다.

또한 상기 클램핑척(122)의 척본체(123)에는 플라이휠 누름부(133)가 측방으로 길게 연장 설치되는데, 상기 플라이휠 누름부(133)는 클램핑척(122)의 척본체(123) 양측에서 측방으로 길게 연장되도록 고정 설치되는 브라켓(134)과, 상기 브라켓(134)을 따라 소정 간격으로 돌출 설치되는 복수개의 지지샤프트(135)와, 상기 지지샤프트(135)의 외주상에 결합되는 패드(136)를 포함하여 구성된다.

이러한 구성에서 상기 브라켓(134)과 지지샤프트(135) 사이에는 부시(미도시됨)가 개재될 수 있고, 상기 패드(136)와 브라켓(134) 사이에는 스프링(미도시됨)이 추가로 설치될 수 있다.

상기 플라이휠 누름부(133)는 볼트 체결 전에 로봇기구(110)의 제1다관절 암(112a)이 동작하여 클램프 그리퍼(120)가 위치 변경된 후 플라이휠(2)을 눌러주어 크랭크(1a)에 밀착시키면서 위치를 잡아주기 위한 구성부로서, 상기 패드(136)들이 플라이휠(2)을 직접적으로 눌러주는 부분이 된다.

즉 패드(136)들이 플라이휠(2)을 눌러주어 크랭크(1a)에 밀착시킨 상태로 유지하게 되는데, 이때 플라이휠(2)과 실제 접촉되는 패드(136)들이 스프링에 의해 지지샤프트(135)에서 탄력적으로 상하 유동될 수 있게 장착되어 있으므로, 플라이휠(2)의 누름시에 각 패드(136)들이 탄력 유동되면서 쿠션 작용을 하도록 되어 있다.

다음으로, 너트런너 그리퍼에 대해 도 7a 및 도 7b를 참조하여 상술하면 다음과 같다.

상기 너트런너 그리퍼(140)는, 로봇기구(110)의 제2다관절 암(112b)에 체결되는 부분인 로봇마운트브라켓(141)과, 상기 로봇마운트브라켓(141)의 일측에 2축 구조로 설치되는 한 쌍의 너트런너(142)를 포함하여 구성된다.

상기 너트런너(142)는 볼트(5)를 체결하기 위한 너트소켓(143)과, 상기 너트소켓(143)이 회전 가능하게 장착됨과 동시에 너트소켓(143)의 완충 작용을 수행하는 쿠션장치부(144)와, 상기 너트소켓(143)의 회전구동을 위한 액츄에이터(145)를 포함하여 구성된다.

이러한 너트런너(142)의 구성에 대해서는 산업적으로 널리 이용되고 있는 통상적인 너트런너의 구성과 차이가 없고 공지의 기술사항이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 한 쌍의 너트런너(142)가 로봇마운트브라켓(141)에 2축 구조로 배치되어 조립됨으로써 일체의 기구를 구성하며, 로봇기구(110)의 제2다관절 암(112b)에 장착된 상태에서 볼트(5)를 체결해주도록 되어 있다.

그리고, 상기 너트런너 그리퍼(140)의 타측에는 클램프 그리퍼(120)에서와 마찬가지로 플라이휠 누름부(146)가 측방으로 길게 연장 설치되는데, 상기 플라이휠 누름부(146)는 로봇마운트브라켓(141)의 양측에서 길게 연장되도록 고정 설치되는 브라켓(147)과, 상기 브라켓(147)을 따라 소정 간격으로 돌출 설치되는 복수개의 지지샤프트(148)와, 상기 지지샤프트(148)의 외주상에 결합되는 패드(149)를 포함하여 구성된다.

이러한 구성에서 상기 브라켓(147)과 지지샤프트(148) 사이에는 부시(미도시됨)가 개재될 수 있고, 상기 패드(149)와 브라켓(147) 사이에는 스프링(미도시됨)이 추가로 설치될 수 있다.

상기 플라이휠 누름부(146)는 볼트 체결 전에 로봇기구(110)의 제2다관절 암(112b)이 동작하여 너트런너 그리퍼(140)가 위치 변경된 후 플라이휠(2)을 눌러주어 크랭크(1a)에 밀착시키면서 위치를 잡아주기 위한 구성부로서, 상기 패드(149)들이 플라이휠(2)을 직접적으로 눌러주는 부분이 된다.

즉 패드(149)들이 플라이휠(2)을 눌러주어 크랭크(1a)에 밀착시킨 상태로 유지하게 되는데, 이때 플라이휠(2)과 실제 접촉되는 패드(149)들이 스프링에 의해 지지샤프트(148)에서 탄력적으로 상하 유동될 수 있게 장착되어 있으므로, 플라이휠(2)의 누름시에 각 패드(149)들이 탄력 유동되면서 쿠션 작용을 하도록 되어 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 플라이휠 조립 및 가체결 장치의 구성에 대해 상술하였으며, 다음은 이를 이용한 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 과정에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 컨베이어(도 4에서 도면부호 6임)를 타고 본 공정으로 팔레트(7)상의 엔진 어셈블리(1)가 도착하면, 제어부(도 5에서 도면부호 170임)가 엔진 어셈블리(1)의 기종을 수신(팔레트의 아이디로부터 플라이휠의 기종이 입력됨)하고, 이에 제어부(170)가 로봇기구(110)의 제1다관절 암(112a)을 제어하여 동작시킨 뒤 클램프 그리퍼(120)를 동작시켜 플라이휠 공급 컨베이어(11)에 의해 공급된 플라이휠(2)을 클램핑한다(도 8a 참조).

이후 제어부(170)가 로봇기구(110)의 제1다관절 암(112a)을 동작시켜 플라이휠(2)을 비전카메라(160) 전방으로 이동시키고, 이어 비전카메라(160)를 통해 플라이휠(2)의 체결홀(도 3에서 도면부호 4b임) 위상을 확인하게 된다(도 8b 참조).

이어 제어부(170)는 비전카메라(160)를 통해 확인된 플라이휠(2)의 체결홀(4b) 위상을 참조하여 로봇기구(110)의 제1다관절 암(112a)을 이동시킴으로써 클램프 그리퍼(120)에 클램핑된 플라이휠(2)의 체결홀(4b)이 엔진 어셈블리(1)의 크랭크(도 8a에서 도면부호 1a임))에 형성된 체결홀(도 3에서 도면부호 4a임)과 일치되도록 플라이휠(2)을 크랭크(1a)에 밀착시킨다(도 8c 참조).

이후 제어부(170)는 로봇기구(110)의 제2다관절 암(112b)을 동작시켜 너트런너 그리퍼(140)의 누름부(146)가 플라이휠(2)을 크랭크(1a)에 밀착된 상태가 유지되도록 눌러주도록 한 뒤(도 8d 참조), 다시 로봇기구(110)의 제1다관절 암(112a)을 동작시켜 클램프 그리퍼(120)의 누름부(133)가 플라이휠(2)을 밀착상태가 유지되도록 눌러주게 한다(도 8e 참조).

이어 클램프 그리퍼(120)의 누름부(133)가 플라이휠(2)을 눌러준 상태에서 너트런너 그리퍼(140)가 볼트 분배용 피더/분배기(12)로 이동하여 볼트 2개를 너트런너(142) 한 쌍의 각 소켓(143)에 취부한 뒤(도 8f 참조), 볼트 2개를 플라이휠(2)의 체결홀(4b) 2개에 삽입하여 플라이휠(2)을 엔진 어셈블리(1)의 크랭크(1a)와 가체결하게 된다(도 8g 참조).

이후 볼트 2개씩 체결하는 과정을 2회 더 반복하여(도 8h 및 도 8i 참조) 총 6개의 볼트가 체결되도록 하면 플라이휠 조립 및 가체결이 모두 완료된다.

이와 같은 가체결 완료 후에는 작업 완료 신호를 발생하여 컨베이어(6)를 통해 플라이휠(2)이 가체결된 엔진 어셈블리(1)를 다음 공정, 즉 자동화 장치(3)에 의한 자동 체결 공정(도 4의 좌측에 도시함)으로 이동시킨다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 엔진 어셈블리 1a : 크랭크
2 : 플라이휠 2a : 중심홀
3 : 자동화 장치 4a : 체결홀(크랭크)
4b : 체결홀(플라이휠) 5 : 볼트
6 : 컨베이어 7 : 팔레트
8 : 너트런너(종래) 11 : 플라이휠 공급 컨베이어
12 : 볼트 분배용 피더/분배기 100 : 자동 조립 및 가체결 장치
110 : 로봇기구 111 : 로봇본체
112a, 112b : 다관절 암 120 : 클램프 그리퍼
121 : 로봇마운트브라켓 122 : 클램핑척
123 : 척본체 124 : 피스톤 로드
125 : 체결블럭 126 : 클램프 패드
126a : 요홈 127 : 센터링부
128 : 지지블럭 129 : 가이드핀
131 : 브라켓 132 : 끼움핀
133 : 누름부 134 : 브라켓
135 : 지지샤프트 136 : 패드
141 : 로봇마운트브라켓 142 : 너트런너
143 : 소켓 144 : 쿠션장치부
145 : 액츄에이터 146 : 누름부
147 : 브라켓 148 : 지지샤프트
149 : 패드 140 : 너트런너 그리퍼
160 : 비전카메라 170 : 제어부

Claims

엔진 어셈블리의 플라이휠 조립 위치에 배치되는 로봇본체와, 상기 로봇본체에 장착되는 제1 및 제2다관절 암을 포함하는 양팔 로봇기구와;
상기 로봇기구의 제1다관절 암에 장착되어, 플라이휠을 클램핑한 뒤 엔진 어셈블리의 크랭크에 밀착시키고, 밀착상태가 유지되도록 눌러주는 클램프 그리퍼와;
상기 로봇기구의 제2다관절 암에 장착되어, 상기 클램프 그리퍼에 의해 누름상태가 유지된 플라이휠의 체결홀에 볼트를 삽입하여 상기 크랭크에 가체결하기 위한 너트런너가 구비된 너트런너 그리퍼와;
장치 일측에 장착되어 플라이휠의 체결홀 위상을 검출하는 비전카메라와;
상기 비전카메라의 검출 정보를 수신하여 상기 로봇기구의 제1 및 제2다관절 암의 동작을 제어하는 제어부;
를 포함하는 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 클램프 그리퍼는,
상기 로봇기구의 제1다관절 암에 체결되는 부분인 로봇마운트브라켓과;
상기 로봇마운트브라켓에 고정 장착되어 플라이휠을 클램핑하는 클램핑척과;
상기 클램핑척에 고정 설치되어 엔진 어셈블리의 크랭크에 밀착된 플라이휠을 밀착상태가 유지되도록 눌러주는 플라이휠 누름부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 클램핑척은,
로봇마운트브라켓에 고정되어 플라이휠 클램핑을 위한 척실린더가 내장되는 척본체와;
상기 척본체의 좌우 양 측방에서 전후진하도록 된 상기 척실린더의 각 피스톤 로드 선단부에 고정 장착되는 좌우 양측의 체결블럭과;
상기 각 체결블럭에 일체로 고정 체결되어 내측면을 통해 플라이휠을 직접적으로 클램핑하는 좌우 양측의 클램프 패드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 각 클램프 패드의 내측면에는 플라이휠의 주연부가 삽입되어 고정될 수 있는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 클램프 그리퍼는 클램핑상태인 플라이휠의 중심홀에 결합되는 센터링부를 더 포함하고,
상기 센터링부는,
상기 클램핑척에 길게 설치되는 지지블럭과;
상기 지지블럭의 양단부를 관통하도록 설치되는 가이드핀과;
상기 지지블럭에 상기 가이드핀이 관통하도록 결합되는 브라켓과;
상기 브라켓에 돌출되도록 설치되어 상기 플라이휠의 중심홀에 끼워지도록 된 끼움핀과;
상기 지지블럭에서 가이드핀과 브라켓을 탄력 지지하도록 설치되어 가이드핀 및 브라켓의 완충 기능이 이루어지도록 하는 스프링;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 너트런너 그리퍼는,
상기 로봇기구의 제2다관절 암에 체결되는 부분인 로봇마운트브라켓과;
상기 로봇마운트브라켓의 일측에 설치되는 너트런너와;
상기 로봇마운트브라켓에 고정 설치되어 엔진 어셈블리의 크랭크에 밀착된 플라이휠을 밀착상태가 유지되도록 눌러주는 플라이휠 누름부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 양팔 로봇을 이용한 엔진 플라이휠의 자동 조립 및 가체결 장치.