KR20160069926A

KR20160069926A - 공구 교환용 자동화시스템

Info

Publication number: KR20160069926A
Application number: KR1020140176148A
Authority: KR
Inventors: 박진호; 이태훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-06-17
Also published as: KR102142663B1

Abstract

본 발명은 공구 교환용 자동화시스템에 관한 것으로서, 공구를 통해 부품을 가공하는 머시닝 센터; 및 상기 머시닝 센터에 의해 가공된 부품을 컨베이어로 이송하는 다관절 로봇을 포함하며, 상기 머시닝 센터는 일정 수의 부품 가공 후 공구의 교환 신호를 다관절 로봇에 전송하고, 상기 다관절 로봇은 부품 이송용 지그를 설정 장소에 추출시킨 다음 공구 교환용 지그를 장착하며, 상기 공구교환용 지그로 머시닝 센터에 장착된 공구를 제거한 다음 설정 장소에 추출시키고, 새 공구를 파지한 다음 상기 머시닝 센터에 장착한다.

Description

공구 교환용 자동화시스템{AUTOMATED SYSTEM FOR TOOL CHANGER}

본 발명은 공구 교환용 자동화시스템에 관한 것으로서, 특히 가공된 부품을 이송하는 다관절 로봇을 활용하여 머시닝센터에 장착된 공구를 새 공구로 교환하는 공구 교환용 자동화시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 수많은 부재와 부품들이 용접과 볼팅 등의 방법에 의해 유기적으로 조립되어 생산되게 되는데, 생산성 향상을 위해서 각 파트별로 모듈화된 부품들을 조립하여 완성 자동차를 생산한다. 이 과정에서 체결 공구를 구비한 다관절 로봇 및 조립작업용 컨베이어를 이용하여 각 모듈을 생산 및 조립하는 방식이 일반화되고 있다.

한편, 자동차의 엔진 가공라인의 경우 밀링이나 보링 등 가공 공정에서 절삭공구가 사용되는데, 이는 정해진 수명이 있어 일정 수의 부품을 생산한 후 설비를 정지하고, 절삭공구를 교체한다.

종래기술에 따른 자동차의 엔진 가공라인에서 절삭공구의 교체가 필요할 경우 경보음이 발생하고, 이 경보음에 따라 작업자가 수동으로 절삭공구를 교환해야하는 불편함이 있었다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 가공된 부품을 이송하는 다관절 로봇을 이용하여 공구를 교환하도록 자동화함으로써 작업의 연속성과 효율성을 높일 수 있고, 사고발생을 현저히 방지하는 공구 교환용 자동화시스템을 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 공구 교환용 자동화시스템은 공구를 통해 부품을 가공하는 머시닝 센터; 및 상기 머시닝 센터에 의해 가공된 부품을 컨베이어로 이송하는 다관절 로봇을 포함하며, 상기 머시닝 센터는 일정 수의 부품 가공 후 공구의 교환 신호를 다관절 로봇에 전송하고, 상기 다관절 로봇은 부품 이송용 지그를 설정 장소에 추출시킨 다음 공구 교환용 지그를 장착하며, 상기 공구교환용 지그로 머시닝 센터에 장착된 공구를 제거한 다음 설정 장소에 추출시키고, 새 공구를 파지한 다음 상기 머시닝 센터에 장착하는 것을 특징으로 한다.

상기 머시닝 센터는 상기 다관절 로봇에 공구 번호와 수명을 함께 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 머시닝 센터는 상기 다관절 로봇이 출입하기 위한 출입부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 머시닝 센터는 상기 다관절 로봇이 파지한 새 공구의 번호를 인식하는 공구감지장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 다관절 로봇은 상기 머시닝 센터에 장착된 공구를 제거하면 저장된 공구의 수명을 '0'으로 초기화 후 새 공구를 파지하는 것을 특징으로 한다.

상기 다관절 로봇은 공구의 수명이 초기화된 수명 값을 상기 머시닝 센터에 전달한 후 새 공구를 상기 머시닝 센터에 장착하는 것을 특징으로 한다.

상기 머시닝 센터는 새 공구가 장착되면, 전달된 수명 값을 저장하고, 상기 다관절 로봇에 전달한 부품교환 신호를 해지함과 동시에 완료신호를 전송하고, 절삭 작업을 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 가공된 부품을 이송하는 다관절 로봇을 활용하여 머시닝센터에 장착된 공구를 교환함으로써 별도의 추가 설비 또는 작업자가 필요 없어 작업 효율성과 연속성을 높일 수 있고, 사고 발생을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공구 교환용 자동화시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 공구 교환용 자동화시스템의 머시닝센터를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 공구 교환용 자동화시스템의 지그가 추출되는 어댑터를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 공구 교환용 자동화시스템의 공구 교환대를 도시한 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

한편, 본 발명은 자동차용 자동화시스템을 활용하여 공구를 교환하는 공구 교환용 자동화시스템을 하나의 실시예로 설명한다.

본 발명에 따른 자동차용 자동화시스템은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 길이방향으로 다수개가 구비되고 공구를 통해 부품을 가공하는 머시닝 센터(110), 머시닝 센터(110)의 일단에 구비되고 머시닝 센터(110)에 의해 가공된 부품을 별도의 장소로 이송하는 컨베이어(120), 다수개의 머시닝 센터(110)를 통과하도록 연결된 이송라인(140)에 장착되고 이송라인(140)을 따라 이동하면서 머시닝 센터(110)의 가공된 부품을 컨베이어로 이동시키는 다관절 로봇(130)을 포함한다.

여기서 머시닝 센터(110)는 산업현장에서 널리 사용하는 NC 또는 CNC머신으로, 공구를 통해 부품을 절삭하거나 또는 연삭하는 장치이다.

즉, 본 발명에 따른 자동차용 자동화시스템은 머시닝 센터(110)가 부품을 가공하면 다관절 로봇(130)이 부품을 파지한 후 이송라인(140)을 따라 이동하여 컨베이어(120)에 추출하며, 컨베이어(120)는 추출된 부품을 별도의 장소로 이동시킨다.

한편, 본 발명에 따른 자동차용 자동화시스템은 머시닝 센터(110)의 가공부(111)에 장착된 공구(111a)의 수명이 다 되었을 경우 다관절 로봇(130)을 이용하여 머시닝 센터(110)의 가공부(111)에 장착된 공구(111a)를 자동으로 교환하는 공구 교환용 자동화시스템을 포함한다.

본 발명에 따른 공구 교환용 자동화시스템은 도 1 및 도 2를 참조하면, 머시닝 센터(110)에서 일정 수의 부품 가공 후 공구(111a)의 교환 신호를 다관절 로봇(130)에 전송하고, 다관절 로봇(130)은 머시닝 센터(110)로부터 전송된 신호를 바탕으로 가공부(111)에 장착된 공구(111a)를 새 공구로 교환한다. 즉, 다관절 로봇(130)은 부품 이송용 지그(131)를 설정 장소에 추출시킨 다음 공구 교환용 지그(132)를 파지하며, 공구교환용 지그(132)로 머시닝 센터(110)의 가공부(111)에 장착된 공구(111a)를 제거한 다음 설정 장소에 추출시키고, 새 공구를 파지한 다음 머시닝 센터(110)의 가공부(111)에 장착한다.

이와 같이 본 발명에 따른 공구 교환용 자동화시스템은 머시닝 센터(110)의 가공부(111)에 장착된 공구(111a)를 부품 이송용 다관절 로봇(130)을 이용하여 자동으로 교환할 수 있으며, 이에 작업시간을 현저하게 단축할 수 있고, 별도의 설비를 추가할 필요가 없어 비용절감을 절감할 수 있다.

한편, 머시닝 센터(110)의 외측면인 상면에는 다관절 로봇(130)이 가공부(111)에 장착된 공구(111a)까지 접근할 수 있도록 출입부(112)가 구비되며, 출입부(112)는 도어에 의해 자동으로 개폐되는 구조로 형성하여 평상시에는 닫혀진 상태를 유지하는 한편, 다관절 로봇(130)의 접근시 자동으로 개방된다.

한편, 머시닝 센터(110)는 다관절 로봇(130)에 공구 번호와 수명을 함께 전송하며, 이에 다관절 로봇(130)은 머시닝 센터(110)로부터 전송된 공구 번호로 새 공구를 찾아 파지하고, 공구 수명을 통해 공구의 교환 여부를 판단한다.

여기서 머시닝 센터(110)는 다관절 로봇(130)에 공구 번호와 수명을 함께 전송함과 동시에 공구 교환 알람을 발생시킬 수 있으며, 이에 작업자는 공구 교환을 위해 자동화 시스템이 정지하고 있음을 확인할 수 있다.

한편, 머시닝 센터(110)의 외측에는 교환할 새 공구가 배치되는 공구 교환대(114)가 구비되며, 공구 교환대(114)는 사용이 완료된 공구를 배치하는 제1 배치부와, 다양한 번호 및 수명을 가지는 새 공구가 배치된 제2 배치부를 포함한다.

즉, 다관절 로봇(130)은 머시닝 센터(110)로부터 추출한 사용이 완료된 공구는 제1 배치부에 배치한 다음, 제2 배치부에서 머시닝 센터(110)로부터 전송된 공구 번호와 수명이 맞는 새 공구를 파지한다.

이와 같이 공구 교환대(114)를 구비함으로써 공구 교환의 효율성과 시간을 크게 단축할 수 있다.

한편, 머시닝 센터(110)는 다관절 로봇(130)에 파지된 새 공구의 번호를 인식하는 공구감지장치(113)를 구비하며, 공구감지장치(113)는 다관절 로봇(130)이 파지한 새 공구가 근접하면 새 공구의 번호를 감지한 후 머시닝 센터(110)에 전송하고, 머시닝 센터(110)는 전송된 새 공구 번호와 사용이 완료된 공구 번호를 비교하여 같으면 다관절 로봇(130)에 교환신호를 전송하고, 다를 경우 오류신호를 전송한 후 다관절 로봇(130)을 통해 다른 새 공구로 교체하도록 신호를 전송한다.

즉, 머시닝 센터(110)는 다관절 로봇(130)에 파지된 새 공구가 사용이 완료된 공구와 같은 제품인지를 공구감지장치(113)를 통해 다시 확인하며, 이에 오류발생을 현저히 방지한다.

한편, 머시닝 센터(110)의 일측에는 다관절 로봇(130)에 장착되는 부품 이송용 지그(131)와 공구 교환용 지그(132)가 각각 배치되는 어댑터(115)가 구비되며, 이에 부품 이송용 지그(131)와 공구 교환용 지그(132)의 교환 장착 용이성을 높이고, 부품 이송용 지그(131)와 공구 교환용 지그(132)의 훼손을 방지한다.

한편, 다관절 로봇(130)은 머시닝 센터(110)에 장착된 공구(111a)를 제거하면 저장된 공구의 수명을 '0'으로 초기화한 후 새 공구를 파지하며, 이에 다관절 로봇(130)은 현재 파지한 공구가 사용된 공구인지 아니면 새 공구인지 수명 값으로 명확히 감지할 수 있다.

한편, 다관절 로봇(130)은 공구의 수명이 '0'으로 초기화한 수명 값을 머시닝 센터(110)에 전달한 후 새 공구를 머시닝 센터(110)의 가공부(111)에 장착하며, 이에 머시닝 센터(110)는 부품 가공시 0부터 다시 카운팅하여 공구 교환 주기를 명확히 계산할 수 있다.

한편, 머시닝 센터(110)는 새 공구가 장착되면, 전달된 수명 값을 저장하고, 다관절 로봇에 전달한 부품교환 신호를 해지함과 동시에 완료신호를 전송하고, 새 공구로 부품의 절삭을 실시한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 공구 교환용 자동화시스템의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 머시닝 센터(110)를 통해 부품을 연속하여 가공하고, 가공된 부품은 다관절 로봇(130)의 부품 이송용 지그(131)로 파지한 후 컨베이어(120)로 이송하며, 컨베이어(120)는 이송된 부품을 설정된 장소까지 이동시킨다.

이때 머시닝 센터(110)는 부품 가공 횟수를 카운팅하여 저장하며, 부품 가공 횟수가 공구 사용 수명에 근접하면 공구 교환 신호, 공구 번호 및 사용횟수를 다관절 로봇(130)에 전송하고, 작동을 정지한다.

다관절 로봇(130)은 전송된 공구 교환 신호에 따라 부품 이송용 지그(131)를 어댑터(115)에 추출하고, 어댑터(115)에 배치된 공구 교환용 지그(132)를 장착하며, 머시닝 센터(110)로 이동한다. 이때 머시닝센터(110)의 출입부(112)가 자동으로 개방된다.

다음으로 다관절 로봇(130)은 머시닝 센터(112)의 출입부(112)를 통해 가공부(111)에 장착된 공구(111a)를 파지하는 한편, 가공부(111)는 공구(111a)의 장착력을 제거한다.

다음으로 다관절 로봇(130)은 파지한 공구(111a)를 공구 교환대(114)의 제1 교환부에 추출하고, 제2 교환부에 구비된 새 공구를 파지한다. 이때 다관절 로봇(130)은 새 공구를 파지하기 전에 머시닝센터(110)로부터 전송된 공구 사용횟수를 '0'으로 셋팅하고, 이를 머시닝 센터(110)에도 전송한다.

다음으로 다관절 로봇(130)은 파지한 새 공구를 공구 감지장치(113)에 근접시켜 사용된 공구와 새 공구가 같은 공구인지 확인하며, 같은 공구이면 머시닝 센터(110)의 출입부(112)를 통해 가공부(111)에 새 공구를 장착하고, 이에 공구 교환이 완료된다.

이와 같이 공구 교환이 완료되면, 머시닝 센터(110)는 부품 가공을 실시하고, 다관절 로봇(130)은 어댑터(115)로 이동하여 공구 교환용 지그(132)를 추출하고, 부품 이송용 지그(131)를 파지하면서 다시 부품 이송을 실시한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 머시닝센터
111: 가공부
111a: 공구
112: 출입부
113: 공구감지장치
114: 공구교환대
120: 컨베이어
130: 다관절 로봇
131: 부품 이송용 지그
132: 공구 교환용 지그
140: 이동라인

Claims

공구를 통해 부품을 가공하는 머시닝 센터; 및
상기 머시닝 센터에 의해 가공된 부품을 컨베이어로 이송하는 다관절 로봇을 포함하며,
상기 머시닝 센터는 일정 수의 부품 가공 후 공구의 교환 신호를 다관절 로봇에 전송하고,
상기 다관절 로봇은 부품 이송용 지그를 설정 장소에 추출시킨 다음 공구 교환용 지그를 장착하며, 상기 공구교환용 지그로 머시닝 센터에 장착된 공구를 제거한 다음 설정 장소에 추출시키고, 새 공구를 파지한 다음 상기 머시닝 센터에 장착하는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 머시닝 센터는 상기 다관절 로봇에 공구 번호를 전달하는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 머시닝 센터는 상기 다관절 로봇에 공구 번호와 함께 공구 수명을 전달하는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 머시닝 센터는 상기 다관절 로봇이 출입하기 위한 출입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 출입부는 상기 다관절 로봇의 접근시 자동으로 개방되는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 머시닝 센터는 상기 다관절 로봇이 파지한 새 공구의 번호를 인식하는 공구감지장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 다관절 로봇은 상기 머시닝 센터에 장착된 공구를 제거하면 저장된 공구의 수명을 초기화한 후 새 공구를 파지하는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 다관절 로봇은 공구의 수명이 초기화된 수명 값을 상기 머시닝 센터에 전달한 후 새 공구를 상기 머시닝 센터에 장착하는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 머시닝 센터는 새 공구가 장착되면, 전달된 수명 값을 저장하고, 상기 다관절 로봇에 전달한 부품교환 신호를 해지함과 동시에 완료신호를 전송하고, 절삭 작업을 실시하는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 머시닝 센터의 외측에는 교환할 새 공구가 배치되는 공구 교환대가 구비되는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 공구 교환대는 사용이 완료된 공구를 배치하는 제1 배치부와, 다양한 번호 및 수명을 가지는 새 공구가 배치된 제2 배치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 머시닝 센터의 일측에는 다관절 로봇에 장착되는 부품 이송용 지그와 공구 교환용 지그가 각각 배치되는 어댑터가 구비되는 것을 특징으로 하는 공구 교환용 자동화시스템.