KR20200051593A - 로봇 핸드, 로봇 장치 및 전자기기의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 기술의 일 형태에 따른 로봇 핸드는, 핑거 유닛과, 가이드 부재를 구비한다. 상기 핑거 유닛은, 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재를 그 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 파지할 수 있도록 구성된다. 상기 가이드 부재는, 상기 핑거 유닛에 장착되어, 상기 선 형상 부재를 미리 정해진 위치로 가이드하는 가이드부를 갖는다.

Description

로봇 핸드, 로봇 장치 및 전자기기의 제조 방법

본 기술은, 예를 들면, 전자기기의 제조에 사용되는 로봇 핸드, 로봇 장치 및 전자기기의 제조 방법에 관한 것이다.

예를 들면, 전자기기의 제조에 있어서는 전자 부품의 조립을 위해 산업용 로봇이 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 케이블 등의 선 형상 부재와 커넥터 부품과의 접속 공정을 자동으로 행하는 기술이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본특허공개공보 2014-176917호 공보

케이블 등의 유연성 있는 선 형상(linear) 부재를 워크(work) 표면에 설치된 복수의 계지조(걸림 고리; 係止爪, hooking claw)에 순차적으로 계지(係止)시키면서 소정의 경로로 라우팅(routing)할 때, 로봇 핸드의 파지부로 케이블을 파지하면서 상기 소정의 경로로 케이블을 가이드할 필요가 있다. 그러나, 핑거 유닛은 워크 표면보다 상방의 위치에서 이동하기 때문에, 케이블을 워크 표면에 라우팅하는 것이 용이하지 않고, 케이블이 느슨해지거나 국소적인 들뜸이 생기기 쉽다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 기술의 목적은, 유연성이 있는 선 형상 부재를 워크 표면에 적절하게 가이드할 수 있는 로봇 핸드, 로봇 장치 및 전자기기의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 기술의 일 형태에 따른 로봇 핸드는, 핑거 유닛과, 가이드 부재를 구비한다.

상기 핑거 유닛은, 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재를 그 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 파지할 수 있도록 구성된다.

상기 가이드 부재는, 상기 핑거 유닛에 장착되어, 상기 선 형상 부재를 미리 정해진 위치로 가이드하는 가이드부를 갖는다.

상기 로봇 핸드는 가이드 부재를 구비하고 있기 때문에, 핑거 유닛에 파지된 선 형상 부재를, 가이드부를 통해 워크 표면 등의 소정 위치에 적절하게 가이드할 수 있다.

상기 로봇 핸드는, 상기 핑거 유닛과 상기 가이드 부재와의 사이에 장착된 탄성 부재를 더 구비해도 된다.

탄성 부재의 탄성력을 이용하여 선 형상 부재를 워크 표면에 압박하면서, 느슨해짐이나 국소적인 들뜸을 발생시키지 않고 선 형상 부재를 라우팅할 수 있다.

상기 로봇 핸드는, 상기 탄성 부재의 변형량을 검출하는 센서와, 상기 센서의 출력에 기초하여, 상기 선 형상 부재에 대한 파지력을 제어하는 제어신호를 상기 핑거 유닛으로 출력하는 제어부를 더 구비해도 된다.

이에 의해, 선 형상 부재에 가해지는 장력이 소정의 범위 내가 되도록 선 형상 부재에 대한 파지력을 제어할 수 있다.

상기 탄성 부재는, 판 스프링으로 구성되어도 된다.

판 스프링의 두께 방향으로 변형하기 쉽고 폭 방향으로 변형하기 어려운 특성을 이용하여, 선 형상 부재를 적절하게 라우팅할 수 있다.

상기 로봇 핸드는, 슬라이드 유닛을 더 구비해도 된다. 상기 슬라이드 유닛은, 상기 탄성 부재를 지지하고, 상기 핑거 유닛과 상기 가이드 부재와의 사이의 상대 거리를 변화시키는 것이 가능하도록 구성된다.

핑거 유닛과 가이드 부재와의 상대 거리로 탄성 부재의 탄성 변형량을 조정할 수 있다.

본 기술의 일 형태에 따른 로봇 장치는, 로봇 암과, 핑거 유닛과, 가이드 부재와, 제어부를 구비한다.

상기 핑거 유닛은, 상기 로봇 암에 장착되고, 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재를 그 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 파지할 수 있도록 구성된다.

상기 가이드 부재는, 상기 핑거 유닛에 장착되고, 상기 선 형상 부재를 미리 정해진 위치로 가이드하는 가이드부를 갖는다.

상기 제어부는, 상기 가이드 부재의 이동 방향에 따라, 상기 선 형상 부재에 대한 파지력을 제어하는 제어신호를 상기 핑거 유닛으로 출력한다.

본 기술의 일 형태에 따른 전자기기의 제조 방법은, 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재와, 상기 선 형상 부재의 배선 경로를 따라 설치되고 상기 선 형상 부재를 계지하는 복수의 계지부를 갖는 전자기기의 제조 방법으로서, 로봇 핸드의 핑거 유닛에 의해, 상기 선 형상 부재를 파지하는 것을 포함한다.

상기 로봇 핸드의 가이드 부재에 지지된 선 형상 부재의 일부가 상기 전자기기의 표면에 접촉한다.

상기 핑거 유닛의 파지력은 상기 선 형상 부재가 그 길이 방향으로 슬라이드 가능한 제1 파지력으로 조정되고, 상기 선 형상 부재를 내보내면서 상기 가이드 부재는 이동한다.

상기 핑거 유닛의 파지력은 상기 제1 파지력보다 큰 제2 파지력으로 조정되고, 상기 선 형상 부재가 계지부에 계지되는 방향으로 상기 가이드 부재는 이동한다.

이상과 같이, 본 기술에 의하면, 유연성이 있는 선 형상 부재를 워크 표면에 적절하게 가이드할 수 있다.

한편, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어떠한 효과이어도 된다.

도 1은 본 기술의 일 실시 형태에 따른 로봇 장치를 나타내는 개략 정면도이다.
도 2는 상기 로봇 장치에 있어서의 핸드부의 구성을 나타내는 개략 측면도이다.
도 3은 상기 핸드부에 있어서의 핑거 유닛의 폐쇄 상태를 나타내는 요부의 확대 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 핑거 유닛의 폐쇄 상태를 나타내는 요부 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시한 핑거 유닛(20)에 의한 선 형상 부재(C)의 클램프 상태를 나타내는 요부 사시도이다.
도 6은 상기 핸드부의 일 작용을 설명하는 개략 측면도이다.
도 7a는 상기 로봇 장치를 이용한 선 형상 부재의 라우팅 작업을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7b는 상기 로봇 장치를 이용한 선 형상 부재의 라우팅 작업을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 8은 상기 로봇 장치에 있어서의 컨트롤러에서 실행되는 처리 수순의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 9는 상기 컨트롤러에 의한 핑거 유닛의 파지력 조정의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 10a는 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 핸드부의 일 형태 예를 나타내는 요부의 개략 측면도이다.
도 10b는 도 10a에 도시한 핸드부의 다른 형태 예를 나타내는 요부의 개략 측면도이다.
도 11은 도 10b에 도시한 핸드부의 일 작용을 설명하는 개략 측면도이다.
도 12a는 본 기술의 실시 형태에 따른 핸드부 구성의 변형예를 나타내는 개략 측면도이다.
도 12b는 본 기술의 실시 형태에 따른 핸드부 구성의 다른 변형예를 나타내는 개략 측면도이다

이하, 본 기술에 따른 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 1은, 본 기술의 일 실시형태에 따른 로봇 장치를 나타내는 개략 정면도이다. 본 실시 형태에서는, 전자기기의 제조 공정에 사용되는 조립 로봇으로의 본 기술의 적용예에 대해 설명한다.

[로봇 장치의 개략 구성]

본 실시 형태의 로봇 장치(1)는, 조립 로봇(100)과, 전자기기의 반완성품(이하, 워크(W)라고도 함)을 지지하는 작업대(2)와, 조립 로봇(100)의 구동을 제어하는 컨트롤러(3)(제어부)를 구비한다.

조립 로봇(100)은, 핸드부(101)(로봇 핸드)와, 핸드부(101)를 6축 자유도로 임의의 좌표위치로 이동시키는 것이 가능한 다관절 암(102)(로봇 암)을 갖는다.

핸드부(101)는, 워크(W)에, 케이블, 하네스(harness), FFC(Flexible Flat Cable), FPC(Flexible Printed Circuit) 등의 유연성을 갖는 선 형상 부재(혹은 띠 형상 부재. 이하 같음)(C)를 조립하는 것이 가능하도록 구성된다. 여기서는, 선 형상 부재(C)의 일단은 워크(W) 상의 전자기기에 접속되어 있고, 타단 측이 핸드부(101)로 파지 되면서, 워크(W) 표면 위를 소정의 경로로 라우팅된다.

다관절 암(102)은, 작업대(2) 또는 작업대(2)에 근접하여 배치된 도시하지 않은 구동 유닛에 접속된다. 다관절 암(102)은, 핸드부(101)를 이동시키거나, 또는 그 자세를 변환하는 반송 기구로서 구성된다. 다관절 암(102)은, 전형적으로는, 수직 다관절 암, 수평 다관절 암 등으로 구성되나, XYZ 직교 로봇(3축 로봇) 등으로 구성되어도 된다.

컨트롤러(3)는, 전형적으로는, CPU(Central Processing Unit)나 메모리를 갖는 컴퓨터로 구성되고, 조립 로봇(100)의 구동을 상기 메모리에 저장된 프로그램에 따라 제어하도록 구성된다.

[조립 로봇]

도 2는 조립 로봇(100)의 핸드부(101)의 구성을 나타내는 개략 측면도이다. 각 도면에 있어서 X축, Y축 및 Z축은, 서로 직교하는 3축 방향을 각각 나타내고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 핸드부(101)는, 핑거 유닛(20)과, 가이드 부재(30)와, 탄성 부재(40)를 갖는다.

핑거 유닛(20)은, X축 방향으로 서로 대향하여 Z축 방향으로 연장되는 금속제의 제1 및 제2 핑거부(21, 22)와, 기구부(23)을 갖는다. 핑거 유닛(20)은, 선 형상 부재(C)를 파지하는 것이 가능하도록 구성된다.

기구부(23)는, 다관절 암(102)에 장착되고, 제1 및 제2 핑거부(21, 22)를 X축 방향으로 개폐하는 구동 기구를 갖는다. 기구부(23)는, 제1 및 제2 핑거부(21, 22)를 각각 동기하여 구동시키도록 구성되어도 되고, 일방의 핑거부에 대해 타방의 핑거부를 상대 이동시키도록 구성되어도 된다.

구동 기구로서는, 전형적으로는, 에어 실린더가 채용된다. 에어 실린더로 도입되는 에어 압에 따라, 핑거 유닛(20)의 파지력을 대략 직선적으로 변화시킬 수 있다. 구동 기구로서는, 에어 실린더 이외에, 유압 실린더 등의 다른 유체 압 실린더나, 전동 모터, 스프링 기구 등이 채용 가능하다.

도 3은 핑거 유닛(20)의 폐쇄 상태를 나타내는 요부의 확대 사시도, 도 4는, 도 3에 도시한 핑거 유닛(20)의 폐쇄 상태를 나타내는 요부 사시도, 도 5는, 도 3에 도시한 핑거 유닛(20)에 의한 선 형상 부재(C)의 클램프 상태를 나타내는 요부 사시도이다.

핑거 유닛(20)은, 한 쌍의 패드부(210, 220)를 갖는다. 일방의 패드부(210)는, 일방의 핑거부(21)의 선단부 내면에 일체적으로 고정되고, 타방의 패드부(220)는, 타방의 핑거부(22)의 선단부 내면에 일체적으로 고정된다. 패드부(210, 220)는, 내마모성이 뛰어난 불소 수지 등의 합성 수지 재료로 구성된다.

한 쌍의 패드부(210, 220)는, YZ 평면에 평행한 평면으로 형성되고 선 형상 부재(C)를 X축 방향으로 사이에 두고 협지(파지)하는 협지면(211, 221)을 갖는다. 핑거 유닛(20)은, 컨트롤러(3)의 출력에 기초하여, 협지면(211, 221)에 대해 선 형상 부재(C)가 그 길이 방향으로 슬라이드 가능한 제1 파지력과, 이 제1 파지력보다 큰 제2 파지력으로 조정하는 것이 가능하도록 구성된다.

여기서, 길이 방향으로 슬라이드 가능한 제1 파지력이란, 라우팅 작업 중에 작용하는 장력으로 선 형상 부재(C)를 핑거 유닛(20)로부터 풀어 내는 것이 가능한 파지력을 의미한다. 한편, 제2 파지력이란, 전형적으로는, 상기 장력에 대항하여 선 형상 부재(C)의 슬라이드를 금지시킬 수 있는 파지력을 의미한다.

한 쌍의 패드부(210, 220)는, 핑거부(21, 22)의 선단측에, 핑거 유닛(20)의 폐쇄 시 Y축 방향으로 서로 대향하는 감합부(212, 222)를 갖는다. 감합부(212, 222)는, Y축 방향의 일방 측에만 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, Y축 방향의 타방 측에도 설치되어 있어도 된다.

가이드 부재(30)는, 탄성 부재(40)를 거쳐 핑거 유닛(20)의 선단부에 장착된다. 본 실시 형태에 있어서 가이드 부재(30)는, 탄성 부재(40)를 거쳐 제1 핑거부(21)의 선단부에 장착된다.

가이드 부재(30)는, 선 형상 부재(C)를 소정의 위치로 가이드하는 가이드부(31)를 갖는다. 가이드부(31)는, 핑거 유닛(20)에 파지된 선 형상 부재(C)의 일부를 수용하는 것이 가능한 홈 형상을 갖는다.

여기서, 소정의 위치란, 전형적으로는, 워크(W) 상에서의 선 형상 부재(C)의 라우팅 위치나 조립 위치를 말하고, 예를 들면, 워크(W) 상에서 선 형상 부재(C)를 계지하는 계지홈(Wb)(도 6)이나 계지조(Wc)(도 7a) 등의 계지부의 위치 또는 그 근방에 상당한다.

가이드부(31)는, 제1 핑거부(21)로부터 제2 핑거부(22)를 향해 개구된다. 이에 의해, 핑거 유닛(20)의 축 방향이 연직 방향으로 향하였을 때, 협지면(211, 221) 아래로 늘어지는 선 형상 부재(C)의 일부를 효율적으로 가이드부(31) 내에 수용할 수 있다. 가이드부(31)는 각진 홈 형상을 가지지만, 이에 한정되지 않고, 원형 홈 또는 삼각 홈 등의 다른 형상으로 형성되어도 된다.

가이드 부재(30)는, 워크(W) 표면에 대향하는 가이드면(32)을 더 갖는다. 도 6에 도시한 바와 같이, 핑거 유닛(20)은, 선 형상 부재(C)의 라우팅 작업 시 워크 표면(W)에 대해 진행 방향으로 소정 각도(예를 들면 10~15°) 경사진 자세로 유지된다. 가이드면(32)은, 이러한 경사 자세에 있어서 워크(W) 표면과 대향하는 것이 가능한 테이퍼면으로 구성된다.

가이드 부재(30)는, 내마모성이 우수하고, 선 형상 부재(C)에 대해 낮은 마찰 계수를 갖는 POM(폴리아세탈) 등의 합성 수지 재료로 구성된다. 가이드 부재(30)는, 핑거 유닛(20)에 의해 상기 제1 파지력으로 파지되어, 가이드부(31)에 수용된 선 형상 부재(C)를 워크(W) 표면에 소정의 압력으로 압박하면서, 핸드부(101)(핑거 유닛(20))의 이동 방향으로 가이드한다.

탄성 부재(40)는, 핑거 유닛(20)(제1 핑거부(21))과 가이드 부재(30)의 사이에 장착되고, 가이드 부재(30)를 핑거 유닛(20)에 대해 상대 변위 가능하게 지지한다.

탄성 부재(40)는, 도 6에 도시한 바와 같이 선 형상 부재(C)를 워크(W) 표면을 따라 라우팅할 때, 가이드 부재(30)에 상기 소정의 압력을 부여하는 탄성력을 발생시킨다. 이에 의해, 선 형상 부재(C)에 일정한 장력이 가해지기 때문에, 선 형상 부재(C)의 늘어짐 등을 억제할 수 있다. 나아가, 예를 들면 워크(W) 표면에 설치된 계지홈(Wb)(도 6 참조)의 사이에, 선 형상 부재(C)를 적절하게 밀어넣을 수 있다.

본 실시 형태에 있어서 탄성 부재(40)는, Y축 방향으로 폭 방향을 갖는 판 스프링 부재로 구성된다. 이에 의해, 가이드 부재(30)를 핑거 유닛(20)에 대해 Y축 방향의 이동을 규제하면서, X축 방향으로의 상대 변위가 가능해진다. 이와 같이 핑거 유닛(20)에 대한 가이드 부재(30)의 상대 변위 방향에 이방성을 갖게 함으로써, 가이드 부재(30)에 의한 선 형상 부재(C)의 가이드 기능이 강화되고, 후술하는 바와 같이, 워크(W) 표면에 설치된 계지홈(Wb)이나 계지조(도 7a, 7b 참조) 등의 계지부로의 선 형상 부재(C)의 계지 작업을 고정밀도로 행하는 것이 가능해진다.

도 2에 도시한 바와 같이, 핸드부(101)는, 탄성 부재(40)의 변형량을 검출하는 센서(41)를 더 갖는다. 센서(41)는, 탄성 부재(40)의 변형 영역에 장착되는 변형 센서로 구성된다. 센서(41)의 출력은, 컨트롤러(3)로 출력된다. 컨트롤러(3)는, 센서(41)의 출력에 기초하여, 선 형상 부재(C)에 대한 파지력을 제어하는 제어신호를 핑거 유닛(20)(기구부(23))으로 출력하도록 구성된다.

[컨트롤러]

컨트롤러(3)는, 탄성 부재(40)의 변형량을 센서(41)에 의해 실시간으로 검출하고, 탄성 부재(40)의 변형량이 소정의 값(또는 범위)이 되도록 핑거 유닛(20)의 파지력을 조정한다. 예를 들면, 탄성 부재(40)의 변형량이 상기 소정의 값(또는 범위)보다 클 때, 컨트롤러(3)는, 선 형상 부재(C)에 작용하는 장력이 높다고 판단하고, 파지력을 약화시키는 제어신호를 핑거 유닛(20)에 출력한다. 한편, 탄성 부재(40)의 변형량이 상기 소정의 값(또는 범위)보다 작을 때, 컨트롤러(3)는, 선 형상 부재(C)에 작용하는 장력이 낮다고 판단하고, 파지력을 강화하는 제어신호를 핑거 유닛(20)에 출력한다.

특히, 선 형상 부재(C)의 종류나 로트의 차이에 의해, 패드부(210, 220)의 접촉면(211, 221)과 선 형상 부재(C)와의 마찰력에 차이가 있을 경우, 선 형상 부재(C)에 작용하는 장력에 편차가 발생하고, 작업 품질에 편차가 발생한다. 본 실시 형태에 의하면, 센서(41)의 출력을 이용하여 선 형상 부재(C)의 장력이 일정하게 되도록 핑거 유닛(20)의 파지력을 조정함으로써, 작업의 편차를 없애고, 품질을 일정하게 할 수 있다. 나아가, 작업 시의 센서(41)의 출력을 해석함으로써, 선 형상 부재(C)의 라우팅이나 계지부로의 계지 작업에 관한 성공 여부 확인이 가능해져, 후공정에서의 작업 검사 공정이 필요 없게 되는 이점이 있다.

이에 더해, 컨트롤러(3)는, 핑거 유닛(20)의 이동 방향에 따라 선 형상 부재(C)에 대한 파지력을 조정하는 제어신호를 핑거 유닛(20)에 출력하도록 구성된다. 예를 들면, 선 형상 부재(C)를 내보내면서 워크(W)의 표면에 라우팅할 때에는, 선 형상 부재(C)가 슬라이드 가능한 파지력(제1 파지력)으로 핑거 유닛(20)의 파지력을 조정하고, 선 형상 부재(C)를 계지조에 계지시킬 때에는, 선 형상 부재(C)의 슬라이드를 금지시킬 수 있는 파지력(제2 파지력)으로 핑거 유닛(20)의 파지력을 조정한다.

[로봇 장치의 동작]

계속해서, 이상과 같이 구성되는 로봇 장치(1)의 전형적인 동작에 대해서 설명한다.

본 실시 형태의 로봇 장치(1)는, 상술한 바와 같이, 일단이 고정된 선 형상 부재(C)의 타단을 핸드부(101)로 파지하면서, 워크(W) 표면 위를 소정의 경로로 라우팅하는 작업을 행한다. 예를 들면, 도 7a, 7b에, 워크(W) 표면에 설치된 복수의 계지조(Wc)에 왼쪽에서부터 오른쪽으로 순서대로 걸리게 하면서 선 형상 부재(C)를 라우팅하는 작업을 모식적으로 나타낸다.

워크(W) 표면은, 워크(W)의 상면이어도 되고 측면이어도 된다. 계지조(Wc)는, 길이 방향의 일단부에 개구 홈(Wc1)이 설치되어 있고, 개구 홈(Wc1)측에서 워크(W) 표면에 평행하게 이동시킴으로써 선 형상 부재(C)를 계지시킨다. 개구 홈(Wc1)은, 각 계지조(Wc)에 대해 교대로 역방향으로 설치된다.

도 8은, 컨트롤러(3)에서 실행되는 처리 수순의 일례를 나타내는 순서도이다.

핸드부(101)는, 핑거 유닛(20)에 의해 선 형상 부재(C)의 소정 부위를 파지한다. 워크(W) 표면으로부터의 선 형상 부재(C)의 픽업은, 핸드부(101)(핑거 유닛(20))가 스스로 행해도 되고, 도시하지 않은 보조 로봇으로부터 전달받는 것이어도 된다.

작업 개시 시, 컨트롤러(3)는, 핑거 유닛(20)의 축방향이 연직 방향이 되도록 핸드부(101)를 기립시킨다. 이에 의해, 핑거 유닛(20)로부터 아래로 늘어지는 선 형상 부재(C)의 상기 일단측의 일부가 가이드 부재(30)의 가이드부(31)에 수용된다.

컨트롤러(C)는, 핸드부(101)에 의해 실행되는 작업의 유형을 결정한다 (스텝(101)). 작업 유형으로서는, 여기서는, 선 형상 부재(C)를 파지하면서 핑거 유닛(20)에서부터 내보내는 라우팅 작업과, 선 형상 부재(C)를 계지조(Wc)에 계지시키는 훅킹(hooking) 작업의 2 종류를 예로 들어 설명한다.

(라우팅 작업)

라우팅 작업에 있어서는, 일단이 워크(W) 상에 고정된 선 형상 부재(C)에 소정의 장력을 부여하면서, 선 형상 부재(C)가 소정의 경로를 따라 워크(W) 표면에 라우팅된다. 라우팅 작업에 앞서, 핸드부(101)는, 핑거 유닛(20)으로 선 형상 부재(C)에 소정의 장력을 부여한 상태에서, 가이드부(31)에 수용된 선 형상 부재(C)가 워크(W) 표면에 접촉하는 위치까지 하강한다. 이 때, 탄성 부재(40)의 탄성력에 의해, 가이드 부재(30)와 워크(W)의 충돌로부터 선 형상 부재(C)가 보호된다.

컨트롤러(3)는, 선 형상 부재(C)의 라우팅 작업으로서 설정된 파지력으로 핑거 유닛(20)을 조정하기 위한 제어신호를 출력한다(스텝(102)). 핑거 유닛(20)은, 컨트롤러(3)로부터의 제어신호를 수신하여 선 형상 부재(C)에 대한 파지력을, 패드부(210, 220)에 대해 선 형상 부재(C)가 길이 방향으로 슬라이드 가능한 파지력인 제1 파지력 (F1)으로 설정한다.

컨트롤러(3)는, 가이드 부재(30)의 가이드부(31)가 개구되는 방향으로 핸드부(101)를 소정 각도로 앞쪽으로 기울게 하여, 탄성 부재(40)를 그 두께 방향으로 탄성 변형시키면서, 워크(W)의 표면을 따라 이동을 개시시킨다. 이에 의해 선 형상 부재(C)는, 핑거 유닛(20)에 파지된 상태로, 패드부(210, 220)에 대해 길이 방향으로 슬라이드함으로써, 후방으로 내보내진다.

선 형상 부재(C)에는, 핑거 유닛(20)의 파지력과 탄성 부재(40)의 변형량에 따른 장력이 작용한다. 이에, 컨트롤러(3)는, 탄성 부재(40)에 장착된 센서(41)의 출력에 기초하여, 핑거 유닛(20)의 선 형상 부재(C)에 대한 파지력에 보정이 필요한지 아닌지를 판정한다(스텝(103)). 컨트롤러(3)는, 보정이 필요 없다고 판정했을 때는 그대로 작업을 계속하고, 보정이 필요하다고 판정했을 때는 파지력을 보정한다(스텝(105)). 파지력의 보정은, 핸드부(101)를 이동시키면서 행해도 되고, 핸드부(101)의 이동을 정지시키고 나서 행해도 된다.

선 형상 부재(C)의 장력의 조정은, 핑거 유닛(20)의 파지력을 조정하는 방법에 한정되지 않고, 워크(W) 표면에의 선 형상 부재(C)의 압박력을 조정하는 방법이 채용되어도 된다. 즉, 탄성 부재(40)의 변형량에 따른 탄성력을 조정함으로써, 선 형상 부재(C)의 장력을 조정하는 것도 가능하다.

컨트롤러(3)는, 핑거 유닛(20)의 파지력 보정에 의해 선 형상 부재(C)의 소망하는 장력이 얻어졌을 때는 그대로 작업을 계속하고, 파지력의 보정에 의하여도 선 형상 부재(C)의 소망하는 장력이 얻어지지 않을 때는, 선 형상 부재(C)의 단선이나 핸드부(101)의 불량이 생겼을 가능성이 있기 때문에, 작업 계속을 중단한다(스텝(106)).

(훅킹 작업)

선 형상 부재(C)를 계지부(Wc)의 근방에까지 가이드한 후, 컨트롤러(3)는, 작업 모드를 라우팅 작업에서 훅킹 작업으로 바꾸고, 선 형상 부재(C)의 훅킹작업으로서 설정된 파지력으로 핑거 유닛(20)을 조정하기 위한 제어신호를 출력한다(스텝(104, 102)). 핑거 유닛(20)은, 컨트롤러(3)로부터의 제어신호를 수신하여 선 형상 부재(C)에 대한 파지력을, 제1 파지력 (F1)보다 큰 제2 파지력 (F2)으로 설정한다.

훅킹 작업에 있어서는, 선 형상 부재(C)에 소정의 장력을 부여하면서, 선 형상 부재(C)가 계지조(Wc)의 계지홈에 계지되는 방향으로 핸드부(101)를 이동시킨다(도 7A 참조). 선 형상 부재(C)는, 핑거 유닛(20)에 대한 슬라이드가 금지되기 때문에, 선 형상 부재(C)의 소정 부위를 계지조(Wc)의 계지홈(Wc1)에 고정밀도로 가이드할 수 있다.

나아가, 핸드부(101)를 판 스프링 부재로 구성된 탄성 부재(40)의 폭 방향으로 이동시킴으로써, 탄성 부재(40)의 폭 방향으로의 탄성 변형이 규제된다. 이에 의해, 핸드부(101)의 위치 제어만으로 선 형상 부재(C)를 일정한 밀어 넣는 힘으로 계지홈(Wc1)에 삽입할 수 있다. 예를 들면, 선 직경 0.7mm의 케이블을 높이 2mm의 계지조에 안정적으로 계지시킬 수 있다.

이상의 동작을 반복 실행함으로써, 선 형상 부재(C)는, 복수의 계지조(Wc)에 순차 계지시키면서 선 형상 부재(C)를 워크(W) 표면에 라우팅된다. 도 9는, 컨트롤러(3)에 의한 핑거 유닛(20)의 파지력 조정의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도면에 있어서 시간 T0~T1 및 T1~T20이 파지력 F1(라우팅 작업 공정), 시간 T1~T2가 파지력 F2(훅킹 작업 공정)이다.

일련의 작업이 완료된 후, 컨트롤러(3)는, 센서(41)의 출력에 기초하여, 작업의 성공 여부 확인 결과를 출력한다(스텝(107)).

이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 핸드부(101)가 가이드 부재(30)를 구비하고 있기 때문에, 핑거 유닛(20)에 파지된 선 형상 부재(C)를, 가이드 부재(30)를 통해 워크(W) 상의 소정 위치로 적절하게 가이드할 수 있다. 따라서, 단일 핸드로 유연물의 거동을 억제하면서, 협소한 영역에서도 유연물의 라우팅 작업을 간단히 행할 수 있다.

핸드부(101)는, 핑거 유닛(20)과 가이드 부재(30)의 사이에 장착된 탄성 부재(40)를 구비하고 있기 때문에, 탄성 부재(40)의 탄성력을 이용하여 유연성이 있는 선 형상 부재(C)를 워크(W)의 표면에 압박하면서 작업할 수 있다. 이에 의해, 느슨함이나 국소적인 들뜸이 생기게 하지 않고 선 형상 부재(C)를 라우팅할 수 있다. 나아가, 세트의 위치 어긋남이나 로봇의 동작 어긋남을 탄성 부재(40)의 탄성 변형으로 보상할 수 있고, 고속 동작에도 대응하는 것이 가능해진다.

나아가, 탄성 부재(40)의 변형량을 검출하는 센서의 출력에 기초하여 핑거 유닛(20)의 파지력을 조정할 수 있기 때문에, 선 형상 부재(C)의 장력을 일정하게 유지하면서, 소정 경로를 따라 선 형상 부재(C)를 라우팅할 수 있다. 나아가, 작업 내용별로 작업 시의 응력 조정과 내보내기량을 조정할 수 있기 때문에, 작업의 자유도와 정확도를 향상시킬 수 있다.

<제2 실시 형태>

도 12a, 12b는, 본 기술의 다른 실시 형태에 따른 핸드부의 구성을 나타내는 개략 측면도이다. 이하, 제1 실시 형태와 다른 구성에 대해서 주로 설명하고, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 같은 부호를 붙여 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

본 실시 형태의 핸드부(201)는, 핑거 유닛(20)과, 가이드 부재(30)와, 탄성 부재(40)와, 슬라이드 유닛(50)을 갖는다. 슬라이드 유닛(50)은, 탄성 부재(40)를 지지하고, 핑거 유닛(20)과 가이드 부재(30)와의 사이의 상대 거리를 변화시키는 것이 가능하도록 구성된다.

슬라이드 유닛(50)은, 핑거 유닛(20)(도시된 예에서는 제1 핑거부(21))에 장착된다. 탄성 부재(40)는 판 스프링 부재로 구성되고, 그 일단이 슬라이드 유닛(50)에 고정되고, 타단이 가이드 부재(30)에 고정된다. 슬라이드 유닛(50)은, 탄성 부재(40)를 핑거 유닛(20)의 축방향으로 왕복 이동시키는 것이 가능한 리니어 액츄에이터로 구성된다. 리니어 액츄에이터의 종류는 특히 한정되지 않고, 액체압 액튜에이터이어도 되고, 전동 액츄에이터이어도 된다.

슬라이드 유닛(50)은, 도 12a에 도시한 바와 같이 가이드 부재(30)를 핑거 유닛(20)으로부터 이격시킨 제1 상태와, 도 12b에 도시한 바와 같이 가이드 부재(30)를 핑거 유닛(20)에 근접시킨 제2 상태를 스위칭 가능하도록 구성된다. 슬라이드 유닛(50)은, 상기 제1 상태와 제2 상태 사이의 임의의 위치에 가이드 부재(30)를 정지시키는 것이 가능하도록 구성되어도 된다.

제1 상태에서의 핑거 유닛(20)과 가이드 부재(30) 사이의 상대 거리는 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 제1 실시 형태와 같은 거리로 설정된다. 이에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 선 형상 부재(C)에 적당한 장력을 부여할 수 있는 동시에, 탄성 부재(40)의 탄성 변형을 이용하여 세트의 위치 어긋남이나 로봇의 동작 어긋남을 보상하는 것이 가능해진다.

한편, 제2 상태에 있어서의 핑거 유닛(20)과 가이드 부재(30) 사이의 상대 거리도 특히 한정되지 않고, 전형적으로는, 선 형상 부재(C)의 라우팅 작업 시에 탄성 부재(40)의 탄성 변형을 생기게 하지 않는 거리(예를 들면, 제로 또는 그 근방의 값)로 설정된다. 이에 의해, 탄성 부재(40)의 탄성력을 이용하지 않고 핸드부(101)로부터의 압박력을 선 형상 부재(C)에 직접 작용시킬 수 있으므로, 예를 들면 도 11에 도시한 바와 같이, 계지부로서 비교적 강한 밀어 넣는 힘이 필요하게 되는 계지홈(Wb)에 대해 선 형상 부재(C)를 적절하게 계지시킬 수 있다.

이상, 본 기술의 실시 형태에 대해서 설명했으나, 본 기술은 상술한 실시 형태에만 한정되는 것이 아니고, 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다.

예를 들면 이상의 실시 형태에서는, 탄성 부재(40)를 구비한 로봇 장치를 예로 들어 설명했으나, 탄성 부재(40)의 설치가 생략되어도 된다. 이 경우, 가이드 부재(30)는, 핑거 유닛(20)(제1 핑거부(21))의 선단부에 직접 혹은 비교적 강성이 높은 지지 플레이트를 거쳐 장착할 수 있다. 도 12a에, 핑거 유닛(20)(제1 핑거부(21))의 선단부에 가이드 부재(30)가 직접 장착된 핸드부(301)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 이 경우, 가이드 부재(30)는, 합성 고무 등의 탄성 재료로 구성되어도 된다.

이상의 실시 형태에서는, 핑거 유닛(20)의 각 핑거부(21, 22)가 패드부(210, 220)를 통해 선 형상 부재(C)를 파지하도록 구성되었지만, 패드부(210, 220)를 생략하고 각 핑거부(21, 22)로 직접 선 형상 부재(C)를 파지하도록 구성되어도 된다.

이상의 실시 형태에서는, 탄성 패드부(210)가 판 스프링 부재로 구성된 예에 대해서 설명했으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 도 12b에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(44)가 코일 스프링으로 구성되어도 된다.

나아가 이상의 실시 형태에서는, 로봇 장치로서, 선 형상 부재의 라우팅 작업용 로봇을 예로 들어서 설명했으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 커넥터로의 배선 접속 작업이나 라벨 씰, 테이프 등의 부착 작업 등의 다른 용도에도 적용 가능하다. 또한, 로봇 장치는, 산업용 로봇에 한정되지 않고, 가정용 로봇이나 의료용 로봇에도 적용 가능하다.

또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.

(1) 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재를 그 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 파지할 수 있는 핑거 유닛과,

상기 핑거 유닛에 장착되어, 상기 선 형상 부재를 미리 정해진 위치로 가이드하는 가이드부를 갖는 가이드 부재를 구비하는 로봇 핸드.

(2) 상기 (1)에 기재된 로봇 핸드로서,

상기 핑거 유닛과 상기 가이드 부재와의 사이에 장착된 탄성 부재를 더 구비하는 로봇 핸드.

(3) 상기 (2)에 기재된 로봇 핸드로서,

상기 탄성 부재의 변형량을 검출하는 센서와,

상기 센서의 출력에 기초하여, 상기 선 형상 부재에 대한 파지력을 제어하는 제어신호를 상기 핑거 유닛으로 출력하는 제어부를 더 구비하는 로봇 핸드.

(4) 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 로봇 핸드로서,

상기 탄성 부재는, 판 스프링으로 구성되는 로봇 핸드.

(5) 상기 (2)~(4)의 어느 하나에 기재된 로봇 핸드로서,

상기 탄성 부재를 지지하고, 상기 핑거 유닛과 상기 가이드 부재와의 사이의 상대 거리를 변화시키는 것이 가능한 슬라이드 유닛을 더 구비하는 로봇 핸드.

(6) 로봇 암과,

상기 로봇 암에 장착되고, 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재를 그 길이 방향으로 슬라이드 가능하도록 파지할 수 있는 핑거 유닛과,

상기 핑거 유닛에 장착되어, 상기 선 형상 부재를 미리 정해진 위치로 가이드하는 가이드부를 갖는 가이드 부재와,

상기 가이드 부재의 이동 방향에 따라, 상기 선 형상 부재에 대한 파지력을 제어하는 제어신호를 상기 핑거 유닛으로 출력하는 제어부를 구비하는 로봇 장치.

(7) 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재와, 상기 선 형상 부재의 배선 경로를 따라 설치되고 상기 선 형상 부재를 계지하는 복수의 계지부를 갖는 전자기기의 제조 방법으로서,

로봇 핸드의 핑거 유닛에 의해, 상기 선 형상 부재를 파지하는 단계와,

상기 로봇 핸드의 가이드 부재에 지지된 선 형상 부재의 일부를 상기 전자기기의 표면에 접촉시키는 단계와,

상기 핑거 유닛의 파지력을 상기 선 형상 부재가 그 길이 방향으로 슬라이드 가능한 제1 파지력으로 조정하여, 상기 선 형상 부재를 내보내면서 상기 가이드 부재를 이동시키는 단계와,

상기 핑거 유닛의 파지력을 상기 제1 파지력보다 큰 제2 파지력으로 조정하여, 상기 선 형상 부재가 계지부에 계지되는 방향으로 상기 가이드 부재를 이동시키는 단계를 포함하는, 전자기기의 제조 방법

1: 로봇 장치
3: 컨트롤러
20: 핑거 유닛
21: 제1 핑거부
22: 제2 핑거부
30: 가이드 부재
31: 가이드부
40, 44: 탄성 부재
41: 센서
50: 슬라이드 유닛
101: 핸드부
102: 다관절 암
C: 선 형상 부재
W: 워크

Claims (7)

1. 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재를 그 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 파지할 수 있는 핑거 유닛과,
   상기 핑거 유닛에 장착되어, 상기 선 형상 부재를 미리 정해진 위치로 가이드하는 가이드부를 갖는 가이드 부재를 구비하는 로봇 핸드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 핑거 유닛과 상기 가이드 부재와의 사이에 장착된 탄성 부재를 더 구비하는 로봇 핸드.
3. 제2항에 있어서,
   상기 탄성 부재의 변형량을 검출하는 센서와,
   상기 센서의 출력에 기초하여, 상기 선 형상 부재에 대한 파지력을 제어하는 제어신호를 상기 핑거 유닛으로 출력하는 제어부를 더 구비하는 로봇 핸드.
4. 제2항에 있어서,
   상기 탄성 부재는, 판 스프링으로 구성되는 로봇 핸드.
5. 제2항에 있어서,
   상기 탄성 부재를 지지하고, 상기 핑거 유닛과 상기 가이드 부재와의 사이의 상대 거리를 변화시키는 것이 가능한 슬라이드 유닛을 더 구비하는 로봇 핸드.
6. 로봇 암과,
   상기 로봇 암에 장착되고, 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재를 그 길이 방향으로 슬라이드 가능하게 파지할 수 있는 핑거 유닛과,
   상기 핑거 유닛에 장착되고, 상기 선 형상 부재를 미리 정해진 위치로 가이드하는 가이드부를 갖는 가이드 부재와,
   상기 가이드 부재의 이동 방향에 따라, 상기 선 형상 부재에 대한 파지력을 제어하는 제어신호를 상기 핑거 유닛으로 출력하는 제어부를 구비하는 로봇 장치.
7. 일단이 고정된 유연성이 있는 선 형상 부재와, 상기 선 형상 부재의 배선 경로를 따라 설치되고 상기 선 형상 부재를 계지하는 복수의 계지부를 갖는 전자기기의 제조 방법으로서,
   로봇 핸드의 핑거 유닛에 의해, 상기 선 형상 부재를 파지하는 단계와,
   상기 로봇 핸드의 가이드 부재에 지지된 선 형상 부재의 일부를 상기 전자기기의 표면에 접촉시키는 단계와,
   상기 핑거 유닛의 파지력을 상기 선 형상 부재가 그 길이 방향으로 슬라이드 가능한 제1 파지력으로 조정하여, 상기 선 형상 부재를 내보내면서 상기 가이드 부재를 이동시키는 단계와,
   상기 핑거 유닛의 파지력을 상기 제1 파지력보다 큰 제2 파지력으로 조정하여, 상기 선 형상 부재가 계지부에 계지되는 방향으로 상기 가이드 부재를 이동시키는 단계를 포함하는, 전자기기의 제조 방법.

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