KR20190102414A - 구조물의 조립 장치 및 방법 - Google Patents

구조물의 조립 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

구조물의 조립 장치 및 방법에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 구조물의 조립 장치는: 다관절 로봇; 다관절 로봇에 장착되고, 다관절 로봇의 움직임에 따라 이동 또는 회전되며, 제1구조물을 그립하는 제1그립부; 제1그립부에서 이격 배치되고, 제2구조물을 그립하는 제2그립부; 및 제1그립부에 장착되고, 제1그립부에 장착되고, 제1그립부의 이동 또는 회전에 따라 이동 또는 회전되는 제1구조물이 상기 제2구조물과의 결합시, 제1구조물과 제2구조물 간의 체결 부하를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

구조물의 조립 장치 및 방법{APPARATUS OF ASSEMBLING FOR STRUCTURE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 구조물의 조립 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세레이션 가공된 구조물 간의 결합 시 조립 오차를 보정하면서 결합이 이루어지게 하는 구조물의 조립 장치 및 방법에 관한 것이다.
구조물의 조립은 각각 내측면과 외측면에 세레이션이 가동된 구조물 간에 형상 및 위치에 따른 오차 흡수를 위해 정확한 조립 위치로 정렬한 후 조립하는 것을 의미한다.
종래기술에서는 로봇을 이용하여 세레이션 구조물을 조립하기 위해, 조립 대상부인 세레이션 구조물에서 조립 홀, 삽입 위치 등의 조립 대상부를 카메라로 찰영한 후, 영상 보정하여 위치좌표를 획득한다. 획득한 위치좌표값으로 로봇에 모션 값(보정 데이타)을 송부한다. 수정된 모션 값에 따라 로봇의 조립 공정을 이룬다.
이러한 종래기술에서는 정확한 조립을 이루기 위해 조립 대상인 구조물의 정확한 영상 형상을 획득하여야 한다. 카메라를 통한 영상 촬영시 스캔을 위한 스테이지 동작의 오차, 그 외 제품 그리퍼 등에 의한 오차 누적으로 인해, 조립이 어려워진다. 또한 구조물이 연질이 경우, 그리퍼가 구조물을 잡을 때 구조물의 형상이 변형되어 조립하여야 하는 구조물의 변형 및 보정 데이타가 서로 일치하기 않게 되어 조립이 어려운 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1486415호(2015.01.20 등록, 발명의 명칭: 조향장치용 인텀 사프트의 조립방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 세레이션 가공된 구조물 간의 결합 시 조립 오차를 보정하면서 결합이 이루어지게 하는 구조물의 조립 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 구조물의 조립 장치는: 다관절 로봇; 상기 다관절 로봇에 장착되고, 상기 다관절 로봇의 움직임에 따라 이동 또는 회전되며, 제1구조물을 그립하는 제1그립부; 상기 제1그립부에서 이격 배치되고, 제2구조물을 그립하는 제2그립부; 및 상기 제1그립부에 장착되고, 상기 제1그립부의 이동 또는 회전에 따라 이동 또는 회전되는 상기 제1구조물이 상기 제2구조물과의 결합시, 상기 제1구조물과 상기 제2구조물 간의 체결 부하를 감지하는 센서부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제1구조물은 세레이션 가공된 제1가공부가 구비되고, 상기 제2구조물은 상기 제1가공부와 체결되도록 상기 제1가공부에 대응되게 세레이션 가공된 제2가공부가 구비된다.
본 발명에서 상기 제1그립부의 이동 또는 회전에 의해 상기 제1구조물의 위치가 조정되며, 상기 제1가공부와 상기 제2가공부가 결합된다.
본 발명에서 상기 제1그립부는 설정된 상기 제1구조물과 상기 제2구조물의 데이타와, 상기 센서부에서 감지되는 상기 제1구조물과 상기 제2구조물 간의 체결 부하 데이타에 의해, 이동 또는 회전되는 양이 조정된다.
본 발명에 따른 구조물의 조립 방법은: 제1구조물이 제1그립부에 장착되고, 상기 제1구조물과 체결되는 대상인 제2구조물이 제2그립부에 장착되는 구조물 장착단계; 상기 제1그립부를 이동시켜, 내측면에 세레이션 가공된 상기 제1구조물의 제1가공부가 외측면에 세레이션 가공된 상기 제2구조물의 제2가공부 측으로 이동되게 하는 그립부 이동단계; 상기 제1가공부와 상기 제2가공부의 세레이션을 정렬시키는 세레이션 정렬단계; 상기 제1가공부와 상기 제2가공부의 결합시, 상기 제1가공부와 상기 제2가공부 간의 부하 판단단계; 및 상기 제1가공부와 상기 제2가공부 간의 체결 부하가 설정 범위 이내이면, 상기 제1가공부를 상기 제2가공부에 삽입시켜 상기 제1가공부를 상기 제2가공부에 결합하는 삽입단계를 포함한다.
본 발명에서 상기 부하 판단단계는, 설정된 상기 제1구조물과 상기 제2구조물의 데이타와, 센서부에서 감지되는 상기 제1구조물과 상기 제2구조물 간의 체결 부하 데이타에 의해 판단한다.
본 발명에 따른 구조물의 조립 장치와 방법에 따르면, 제1그립부를 제2그립부에 대응되게 정렬함으로써, 제1구조물과 제2구조물의 축과 세레이션 상태에 맞게되어 제1구조물과 제2구조물 결합시 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제1그립부가 제2그립부를 향해 축 정렬이 자동적으로 이루어져, 작업의 편의성이 향상되고, 조립 시간이 단축될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 다관절 로봇, 제1그립부, 제2그립부, 센서부로 이루어져, 설치가 간단하고, 제어 요소가 감소되어 제어가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 조립 자동화로 수동 조립에 비해 생산 단가가 절감되어 비용이 감소되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 조립 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세레이션 구조물에서 제1그립부를 제2그립부 측으로 향하게 배치하는 것을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세레이션 구조물에서 제1그립부에 장착된 제1구조물을 제2그립부에 장착된 제2구조물에 대해 정렬하는 것을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세레이션 구조물에서 제1그립부에 장착된 제1구조물이 제2그립부에 장착된 제2구조물에 체결되는 것을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 조립 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구조물의 조립 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 조립 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세레이션 구조물에서 제1그립부를 제2그립부 측으로 향하게 배치하는 것을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세레이션 구조물에서 제1그립부에 장착된 제1구조물을 제2그립부에 장착된 제2구조물에 대해 정렬하는 것을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세레이션 구조물에서 제1그립부에 장착된 제1구조물이 제2그립부에 장착된 제2구조물에 체결되는 것을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 조립 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세레이션 구조물의 조립 장치는 다관절 로봇(100), 제1그립부(200), 제2그립부(300), 센서부(400)를 포함한다.
다관절 로봇(100)은 6축 자유 회전 및 이동 가능한 것으로, 제1그립부(200)를 이동 및 회전시킨다. 다관절 로봇(100)에 의해 이동 또는 회전하는 제1그립부(200)는 제1그립부(200)에 그립(grip, 장착)된 제1구조물(10)을 제2그립부(300)에 그립(장착)된 제2구조물(20)에 결합시킨다.
제1그립부(200)는 다관절 로봇(100)에 장착되고, 다관절 로봇(100)의 움직임에 따라 이동 또는 회전되는 것으로, 일측(도 1 기준 우측)에 제1구조물(10)을 그립(장착)한다. 제1그립부(200)는 제1구조물(10)을 그립할 수 있도록 개폐 가능한 구조로 이루어진다.
제1구조물(10)은 제1그립부(200)의 이동 또는 회전에 따라 제2구조물(20)에 결합되는 것으로, 제1구조물(10)은 세레이션 가공된 제1가공부(11)가 구비되고, 제2구조물(20)은 제1가공부(11)와 체결되도록 제1가공부(11)에 대응되게 세레이션 가공된 제2가공부(21)가 구비된다.
본 발명의 일 실시예에서 제1구조물의 내측면(도 2 기준)에는 세레이션(serration) 가공된 제1가공부(11)가 구비된다. 제1구조물(10)의 내측면에 세레이션 가공되어 있고, 제1구조물(10)에 대응되는 제2구조물(20)의 외측면에도 세레이션 가동되어 있다. 각각 세레이션 가공된 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 결합으로 제1구조물(10)과 제2구조물이 견고하게 결합된 상태를 유지할 수 있다.
제2그립부(300)는 제1그립부(200)에서 이격 배치되고, 제2구조물(20)을 그립(장착)한다. 제2그립부(300)는 제1그립부(200)에서 이격 배치된 상태에서 제2구조물(20)을 그립하고, 고정된 상태를 유지한다. 제2그립부(300)는 제2구조물(20)을 그립할 수 있도록 개폐 가능한 구조로 이루어진다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 제2그립부(300)는 고정된 상태에서, 제1그립부(200)가 다관절 로봇(100)에 의해 이동 또는 회전되면서, 제1구조물(10)과 제2구조물(20)이 결합된다.
제2구조물(20)의 외측면에는 세레이션 가공된 제2가공부(21)가 구비된다. 따라서 제1그립부(200)의 이동 또는 회전에 의해 제1구조물(10)도 이동 또는 회전되면서 제2구조물(20)과의 결합 위치가 조정되면서, 제1가동부(11)와 제2구조물(20)의 제2가공부(21)가 서로 결합된다. 제1그립부(200)의 이동 및 회전은 센서부(400)에서 감지되는 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 체결 부하에 따라 조정된다.
센서부(400)는 제1그립부(200)에 장착되고, 제1그립부(200)의 이동 및 회전에 따라 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 조립시, 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 체결 부하를 감지하고, 감지된 신호를 제어부(미도시)로 전송한다.
센서부(400)는 제1구조물(10)의 제1가공부(11)와 제2구조물(20)의 제2가공부(21)의 결합시, 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 체결 부하를 감지한다. 센서부(400)는 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 체결 부하를 감지하는 힘 센서 또는 토크 센서가 적용된다.
제어부는 센서부(400)에서 감지된 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 체결 부하를 통해, 다관절 로봇(100)에서 제1그립부(200)의 이동 및 회전 양을 조정한다. 제1그립부(200)의 이동 및 회전 양이 조정되어, 제1구조물(10)의 제1가공부(11)과 제2구조물(20)의 제2가공부(21) 간의 체결이 설정 범위 내의 부하에서 체결될 수 있게 한다.
제어부는 설정된 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 형상 및 크기 등이 입력된 데이타와, 센서부(400)에서 감지된 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 체결 부하 데이타에 의해, 제1그립부(200)의 이동 및 회전되는 양을 조정한다.
상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 조립 장치는 센서부(400)에 의해 제1구조물(10)의 제1가공부(11)와 제2구조물(20)의 제2가공부(21) 간의 체결 부하가 감지되고, 다관절 로봇(100)에 의해 제1구조물(10)의 이동 및 회전되는 양이 조정되어, 최적 상태에서 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 결합이 이루어짐으로써, 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 결합시 파손 발생이 방지될 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 조립 방법을 살펴본다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 조립 방법은 구조물 장착단계(S101), 그립부 이동단계(S102), 세레이션 정렬단계(S103), 부하 판단단계(S104), 삽입단계(S105)를 포함한다.
구조물 장착된계(S101)는 제1구조물(10)이 제1그립부(200)에 장착되고, 제2구조물(20)이 제2그립부(300)에 장착되는 단계로서, 제1구조물(10)과 제2구조물(20)은 서로 체결되는 대상이다.
본 발명의 일 실시예에서 내측면에 세레이션 가공된 제1가공부(11)가 구비된 제1구조물(10)이 공급된다. 제1구조물(10)의 형상, 크기 등의 데이타는 미리 설정되어 제어부에 입력된다.
제1구조물(10)은 다관절 로봇(100)에 의해 이동 또는 회전되는 제1그립부(200)에 장착되는 것으로, 제1그립부(200)는 제1구조물(10)을 그립할 수 있도록 개폐 가능한 구조로 이루어진다. 여기서, 제1그립부(200)는 다관절 로봇(100)에 장착되고, 다관절 로봇(100)의 움직임에 따라 이동 또는 회전되면서, 제1구조물(10)이 제2구조물(20)에 결합되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에서 외측면에 세레이션 가공된 제2가공부(21)가 구비된 제2구조물(20)이 공급된다. 제2구조물(20)의 형상, 크기 등의 데이타는 미리 설정되어 제어부에 입력된다.
제2그립부(300)는 제2구조물(20)을 그립할 수 있도록 개폐 가능한 구조로 이루어진다. 제2그립부(300)는 제2구조물(20)을 그립한 상태로 고정된다.
그립부 이동단계(S102)는 제1그립부(200)를 이동시켜, 내측면에 세레이션 가공된 제1구조물(10)의 제1가공부(11)가 외측면에 세레이션 가공된 제2구조물(20)의 제2가공부(21) 측으로 이동되게 하는 단계이다. 그립부 이동단계(S102)는 제1구조물(10)이 제2구조물(20)에 접촉될 때까지 제1그립부(200)가 이동된다.
세레이션 정렬단계(S103)는 제1가공부(11)와 상기 제2가공부(21)의 세레이션을 정렬시키는 단계이다. 세레이션 정렬단계(S103)는 미리 제어부에 입력된 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 데이타를 기초로, 제1가공부(11)와 상기 제2가공부(21)의 세레이션을 정렬시킨다.
부하 판단단계(S104)는 제1구조물(10)이 제2구조물(20)에 접촉되면서 제1구조물(10)와 제2구조물(20) 간에 체결 부하가 발생되는 경우를 판단하는 단계이다. 제1그립부(200)에 장착된 센서부(400)에서 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간에 체결 부하가 설정 범위 이내인지 여부를 감지하고, 센서부(400)에서 설정 범위 이내로 감지되면, 제어부는 삽입단계(S105)로 진행한다. 센서부(400)에서 설정 범위 초과로 감지되면, 제어부는 세레이션 정렬단계(S103)로 진행한다. 이때, 세레이션 정렬단계(S104)는 미리 제어부에 입력된 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 데이타와, 센서부(400)에서 감지된 제1구조물(10)와 제2구조물(20) 간에 체결 부하 데이타를 토대로 하여 제1그립부(200)의 이동 및 회전되는 양을 조정하면서 제1가공부(11)와 제2가공부(21) 간에 결합 부하가 설정 범위 이내가 되도록 조정한다.
제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 체결 부하에 대한 데이타는 제어부가 저장되어, 다음 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 결합에 대한 데이타로 활용된다.
여기서, 부하 판단단계(S104)는 설정된 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 데이타와, 센서부(400)에서 감지되는 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 간의 체결 부하 데이타에 의해 판단한다.
삽입단계(S105)는 제1가공부(11)와 제2가공부(21) 간의 체결 부하가 설정 범위 이내이면, 제1가공부(11)를 제2가공부(21)에 삽입시켜 제1가공부(11)를 제2가공부(21)에 결합한다.
본 발명에 따른 구조물의 조립 장치와 방법에 따르면, 제1그립부(200)를 제2그립부(300)에 대응되게 정렬함으로써, 제1구조물(10)과 제2구조물(20)의 축과 세레이션 상태에 맞게되어 제1구조물(10)과 제2구조물(20) 결합시 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제1그립부(200)가 제2그립부(300)를 향해 축 정렬이 자동적으로 이루어져, 작업의 편의성이 향상되고, 조립 시간이 단축될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 다관절 로봇(100), 제1그립부(200), 제2그립부(300), 센서부(400)로 이루어져, 설치가 간단하고, 제어 요소가 감소되어 제어가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 조립 자동화로 수동 조립에 비해 생산 단가가 절감되어 비용이 감소되는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 제1구조물 11: 제1가공부
20: 제2구조물 21: 제2가공부
100: 다관절 로봇 200: 제1그립부
300: 제2그립부 400: 센서부

Claims (6)

  1. 다관절 로봇;
    상기 다관절 로봇에 장착되고, 상기 다관절 로봇의 움직임에 따라 이동 또는 회전되며, 제1구조물을 그립하는 제1그립부;
    상기 제1그립부에서 이격 배치되고, 제2구조물을 그립하는 제2그립부; 및
    상기 제1그립부에 장착되고, 상기 제1그립부의 이동 또는 회전에 따라 이동 또는 회전되는 상기 제1구조물이 상기 제2구조물과의 결합시, 상기 제1구조물과 상기 제2구조물 간의 체결 부하를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 조립 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1구조물은 세레이션 가공된 제1가공부가 구비되고,
    상기 제2구조물은 상기 제1가공부와 체결되도록 상기 제1가공부에 대응되게 세레이션 가공된 제2가공부가 구비되는 것을 특징으로 하는 구조물의 조립 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1그립부의 이동 또는 회전에 의해 상기 제1구조물의 위치가 조정되며, 상기 제1가공부와 상기 제2가공부가 결합되는 것을 특징으로 하는 구조물의 조립 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1그립부는 설정된 상기 제1구조물과 상기 제2구조물의 데이타와, 상기 센서부에서 감지되는 상기 제1구조물과 상기 제2구조물 간의 체결 부하 데이타에 의해, 이동 또는 회전되는 양이 조정되는 것을 특징으로 하는 구조물의 조립 장치.
  5. 제1구조물이 제1그립부에 장착되고, 상기 제1구조물과 체결되는 대상인 제2구조물이 제2그립부에 장착되는 구조물 장착단계;
    상기 제1그립부를 이동시켜, 내측면에 세레이션 가공된 상기 제1구조물의 제1가공부가 외측면에 세레이션 가공된 상기 제2구조물의 제2가공부 측으로 이동되게 하는 그립부 이동단계;
    상기 제1가공부와 상기 제2가공부의 세레이션을 정렬시키는 세레이션 정렬단계;
    상기 제1가공부와 상기 제2가공부의 결합시, 상기 제1가공부와 상기 제2가공부 간의 부하 판단단계; 및
    상기 제1가공부와 상기 제2가공부 간의 체결 부하가 설정 범위 이내이면, 상기 제1가공부를 상기 제2가공부에 삽입시켜 상기 제1가공부를 상기 제2가공부에 결합하는 삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 조립 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 부하 판단단계는, 설정된 상기 제1구조물과 상기 제2구조물의 데이타와, 센서부에서 감지되는 상기 제1구조물과 상기 제2구조물 간의 체결 부하 데이타에 의해 판단하는 것을 특징으로 하는 구조물의 조립 방법.
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