KR20230062991A - 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇 - Google Patents

다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇 Download PDF

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Abstract

다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇에 관한 것으로, 상단에 고정테이블이 마련된 이동대차부; 이동대차부의 고정테이블의 상단에 설치되는 로봇부; 로봇부의 헤드에 선택적으로 장착되는 적어도 두 개이상의 그립퍼; 이동대차부의 고정테이블의 상단에 설치되고, 상기 그립퍼가 적재되는 그립퍼 적재대; 이동대차부의 고정테이블의 상단에 설치되고, 프레스부품이 적재되는 적어도 두 개이상의 프레스부품 적재대;를 포함하는 기술구성을 통하여, 소량 다품종의 프레스부품 및 다수의 그립퍼를 적재할 수 있게 되고, 다수의 스폿용접기 중에서 해당 스폿용접기 쪽으로 자유롭게 이동하면서 프레스부품에 따라 그립퍼를 바꿔가면서 소량 다품종의 프레스부품에 너트 등의 용접부품을 간편하게 스폿용접할 수 있게 되는 것이다.

Description

다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇{POTABLE COLLABORATIVE ROBOT FOR PLURAL SPOT WELDING}
본 발명은 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇에 관한 것으로, 더 자세하게는 로봇부가 설치되는 이동대차부의 상단 고정테이블에 복수의 그립퍼가 적재되는 그립퍼 적재대 및 복수의 프레스부품 적재대를 마련하여 그립퍼 적재대에 적재된 복수의 그립퍼 중의 어느 하나를 로봇부의 헤드에 선택적으로 장착할 수 있도록 하고, 복수의 프레스부품 적재대 중에서 로봇부의 헤드에 장착된 그립퍼와 대응되는 프레스부품이 적재된 부품 적재대의 프레스부품을 로봇부와 그립퍼를 통해 스폿용접기에 공급하여 프레스 부품애 너트 등의 용접뷰품을 스폿용접할 수 있도록 하고, 스폿용접기를 통해 용접부품이 스폿용접된 프레스부품을 다시 부품 적재대에 적재할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
일반적으로 다품종 소량생산의 프레스 생산라인에서 배출된 자동차부품 등의 프레스부품의 용접 및 검사 공정은 수요처의 주문에 따른 유연한 생산 및 관리가 필요하다.
이에 이동식 대차(AGV)와 협동로봇의 장점을 갖춘 이동식 협동로봇을 적용하여 스폿용접과 비전 검사작업을 복합적으로 수행할 수 있는 지능형 용접 생산공정으로의 전환이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 관계하는 이동식 협동로봇은 이동대차부의 상부에 그립퍼를 가지는 로봇부가 일체로 마련된 형태이고, 이동대차부를 통해 로봇부의 위치를 자유롭게 이동할 수 있고, 로봇부의 그립퍼를 통해 작업대상물을 파지할 수 있다.
스폿용접에서 사용되는 이동식 협동로봇은 예를 들면 프레스 성형 작업장소에서 용접 작업장소로 이동하여 스폿용접기에 안착지그를 장착하거나 교체하고, 용접부품인 프레스 성형물을 안착지그에 공급하거나 인출하는 등의 다양한 작업을 담당한다.
하기의 특허문헌 1에는 받침체를 통해 카트의 상단에 탑재되는 로봇; 상기 로봇의 작동을 제어하는 제어기; 상기 로봇 및 제어기를 탑재하여 이동할 수 있도록 하는 카트;를 포함하는 이동 로봇 장치가 개시되어 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0030999호 (2015년 03월 23일 공개)
종래 기술에 따른 이동식 협동로봇은 로봇부의 헤드에 그립퍼를 장착하여 프레스부품을 스폿용접기에 공급하거나 인출할 수 있게 되지만 그립퍼 적재대 및 프레스부품 적재대가 구비되어 있지 않으므로 다품종 소량생산 프레스부품의 스폿용접에는 적합하지 않은 문제가 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술에 따른 이동식 협동로봇의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 소량 다품중 프레스부품에 너트 등의 용접부품을 간편하게 스폿용접할 수 있도록 하는 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇을 제공하는 데에 있는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇은 상단에 고정테이블이 마련된 이동대차부; 이동대차부의 고정테이블의 상단에 설치되는 로봇부; 로봇부의 헤드에 선택적으로 장착되는 적어도 두 개이상의 그립퍼; 이동대차부의 고정테이블의 상단에 설치되고, 상기 그립퍼가 적재되는 그립퍼 적재대; 이동대차부의 고정테이블의 상단에 설치되고, 프레스부품이 적재되는 적어도 두 개이상의 프레스부품 적재대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 그립퍼 적재대는, 일측 전방과 일측에 적어도 두 개이상의 그립퍼 수납공간이 마련되는 적재프레임; 적재프레임의 상단에 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되는 그립퍼 보호커버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇은 그립퍼의 본체의 양측 상부에 걸이부재가 마련되고, 그립퍼 적재대의 각 그립퍼 수납공간의 내부 상부 전방과 내부 상부 후방에 그립퍼 받침부재가 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 그립퍼 보호커버는, 그립퍼 적재대의 상단 전방과 상단 후방에 설치된 가이드레일에 레일 결합되어 좌우방향으로 이송되는 커버판; 커버판의 상단에 마련된 밀대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 프레스부품 적재대는 적재프레임의 상부에 적어도 두 개이상의 적재바가 상하방향으로 마련되고, 각 적재바에 적어도 두 개이상의 적재부가 길이방향으로 마련된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇에 의하면, 소량 다품종의 프레스부품 및 다수의 그립퍼를 적재할 수 있게 되고, 다수의 스폿용접기 중에서 해당 스폿용접기 쪽으로 자유롭게 이동하면서 프레스부품에 따라 그립퍼를 바꿔가면서 소량 다품종의 프레스부품에 너트 등의 용접부품을 간편하게 스폿용접할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 그립퍼 적재대와 제1그립퍼, 제2그립퍼의 분리사시도,
도 3은 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 제1프레스부품 적재대의 사시도,
도 4은 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 제2프레스부품 적재대의 사시도,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 그립퍼 장착과정도.
이하 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.
그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.
도 1는 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 사시도이다.
본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇(100)은 이동대차부(110), 로봇부(120), 제1그립퍼(130), 제2그립퍼(140), 그립퍼 적재대(150), 제1프레스부품 적재대(160), 제1프레스부품 적재대(170)를 포함한다.
이동대차부(110)는 작업장에서 전후방향 및 좌우방향으로 이동하는 부분이다.
이동대차부(110)는 주행모터 및 그에 접속되는 이동바퀴, 제어부를 통해 전후방향 및 좌우방향으로 이동하며, 이동대차부(110)의 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명하므로 구체적인 설명을 생략한다.
이동대차부(110)의 상단에는 로봇부(120), 그립퍼 적재대(150), 제1프레스부품 적재대(160), 제2프레스부품 적재대(150b)가 설치되는 고정테이블(111)이 마련된다.
로봇부(120)는 다관절 작동부품을 통해 선단의 헤드(121)의 위치를 상하방향, 좌우방향, 전후방향으로 전환하는 부분으로, 이동대차부(110)의 고정테이블(111)의 상단 우측 후방에 설치된다.
로봇부(120)의 구성은 이동대차부(110)의 구성과 마찬가지로 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명하므로 구체적인 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 그립퍼 적재대와 제1그립퍼, 제2그립퍼의 분리사시도이다.
제1그립퍼(130)는 제1프레스부품(P1)을 파지하는 부분이고, 제2그립퍼(140)는 제2프레스부품(P)을 파지하는 부분이다.
제1그립퍼(130)는 본체(131)의 상부에 로봇접속부(132)가 마련되고, 본체(131)의 일측에 제1프레스부품(P1)을 파지하기 위한 한 쌍의 제1그립부재(133)가 마련되고, 본체(131)의 양측 상부에 걸이부재(134)가 마련된 형태를 가진다.
제2그립퍼(140)는 제1그립퍼(130)와 마찬가지로 본체(141)의 상부에 로봇접속부(142)가 마련되고, 본체(141)의 일측에 제2프레스부품(P2)을 파지하기 위한 한 쌍의 제2그립부재(143)가 마련되고, 본체(141)의 양측 상부에 걸이부(144)가 마련된 형태를 가진다.
제1그립퍼(130)의 로봇접속부(132)와 제2그립퍼(140)의 로봇접속부(142)는 동일한 형태를 가지며, 제1그립퍼(130)와 제2그립퍼(140)는 로봇부(120)의 헤드(121)에 선택적으로 장착된다.
즉, 제1스폿용접기(미도시)를 통해 제1프레스부품(P1)에 제1용접부품이 스폿용접되는 때는 제1그립퍼(130)가 로봇부(120)의 헤드(121)에 장착되고, 제2스폿용접기(미도시)를 통해 제2프레스부품(P2)에 제2용접부품을 스폿용접되는 때는 제2그립퍼(140)가 로봇부(120)의 헤드(121)에 장착된다.
그립퍼 적재대(150)는 제1그립퍼(130)와 제2그립퍼(140)가 적재되는 부분으로, 이동대차부(110)의 고정테이블(111)의 상단 좌측 전방에 설치된다.
그립퍼 적재대(150)는 일측 전방과 일측 후방에 제1그립퍼 수납공간(153)과 제2그립퍼 수납공간(154)이 마련되는 적재프레임(151); 적재프레임(151)의 상단에 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되는 그립퍼 보호커버(152);를 포함한다.
그립퍼 적재대(150)의 제1그립퍼 수납공간(153)의 내부 상부 전방과 내부 상부 후방, 그리고 제2그립퍼 수납공간(154)의 내부 상부 전방과 내부 상부 후방에는 그립퍼 받침부재(155)가 설치된다.
그립퍼 적재대(150)의 그립퍼 보호커버(152)는 그립퍼 적재대(150)의 상단 전방과 상단 후방에 설치된 가이드레일(156)에 레일 결합되어 좌우방향으로 이송되는 커버판(152a)의 상단에 밀대(152b)가 마련된 형태를 가진다.
도 3은 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 제1프레스부품 적재대의 사시도이고, 도 4은 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 제2프레스부품 적재대의 사시도이다.
제1프레스부품 적재대(160)는 제1프레스부품(P1)을 적재하는 부분이고, 제2프레스부품 적재대(170)는 제2프레스부품(P2)를 적재하는 부분이다.
제1프레스부품 적재대(160)는 이동대차부(110)의 고정테이블(111)의 상단 후방 중앙에 세로방향으로 설치되고, 제2프레스부품 적재대(170)는 이동대차부(110)의 고정테이블(111)의 상단 전방 일측에 가로방향으로 설치된다.
제1프레스부품 적재대(160) 및 제2프레스부품 적재대(170)는 적재프레임(161)(171)의 상부에 적어도 두 개이상의 적재바(162)(172)가 상하방향으로 마련되고, 각 적재바(162)(172)에 적어도 두 개이상의 적재부(163)(173)가 길이방향으로 마련된 형태를 가진다.
본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇(100)은 대기장소에서 제1스폿용접기 쪽으로 이동하여 제1프레스부품 적재대(160)에 적재된 소량의 제1프레스부품(P1)에 대한 스폿용접를 진행하고, 다시 제2스폿용접기 쪽으로 이동하여 제2프레스부품 적재대(170)에 적재된 소량의 제1프레스부품(P2)에 대한 스폿용접를 진행한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇의 그립퍼 장착과정도이다.
상기의 제1, 제2 스폿용접과정에서 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇(100)이 제1스폿용접기 쪽으로 이동한 때에는 도 5a와 같이 로봇부(120)의 헤드(121)가 그립퍼 적재대(150)의 우측 중앙 상부로 이동하고, 그립퍼 적재대(150)의 그립퍼 보호커버(152)를 좌측으로 밀어 제1그립퍼 수납공간(153)과 제2그립퍼 수납공간(154)의 상부가 개방되도록 한다.
다음에 도 5b와 같이 로봇부(120)의 헤드(121)가 제1그립퍼 수납공간(153)의 상부로 이동한 후 하강하고, 로봇부(120)의 헤드(121)에 제1그립퍼(130)를 결합한 후 상승한다.
다음에 로봇부(120)는 그의 헤드(121)에 결합된 제1그립퍼(130)를 통해 제1프레스부품 적재대(160)에 적재된 제1프레스부품(P1)을 제1스폿용접기로 공급하고, 제1스폿용접기에서 너트 등의 피용접부품이 스폿용접된 제1프레스부품(P1)을 다시 제1프레스부품 적재대(160)에 적재한다.
제1프레스부품 적재대(160)에 적재된 모든 제1프레스부품(P1)에 대한 스폿용접이 완료된 후에 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇(100)은 제1스폿용접기 쪽에서 제2스폿용접기 쪽으로 이동한다.
다음에 도 5c와 같이 제1그립퍼(130)가 결합된 로봇부(120)의 헤드(121)가 그립퍼 적재대(150)의 제1그립퍼 수납공간(153)의 상부로 이동한 후 하강하고, 로봇부(120)의 헤드(121)에 결합된 제1그립퍼(130)를 분리하여 제1그립퍼 수납공간(153)에 적재한다.
다음에 제1그립퍼(130)가 분리된 로봇부(120)의 헤드(121)가 그립퍼 적재대(150)의 제2그립퍼 수납공간(154)의 상부로 이동한 후 하강하여 로봇부(120)의 헤드(121)에 제2그립퍼(140)를 결합한다.
다음에 로봇부(120)는 그의 헤드(121)에 결합된 제2그립퍼(140)를 통해 제2프레스부품 적재대(170)에 적재된 제1프레스부품(P2)을 제2스폿용접기로 공급하고, 제2스폿용접기에서 너트 등의 피용접부품이 스폿용접된 제2프레스부품(P2)을 다시 제2프레스부품 적재대(170)에 적재한다.
제2프레스부품 적재대(170)에 적재된 모든 제2프레스부품(P2)에 대한 스폿용접이 완료된 후에 제2그립퍼(140)가 결합된 로봇부(120)의 헤드(121)가 그립퍼 적재대(150)의 제2그립퍼 수납공간(154)의 상부로 이동한 후 하강하고, 로봇부(120)의 헤드(121)에 결합된 제2그립퍼(140)를 분리하여 제2그립퍼 수납공간(154)에 적재한다.
다음에 도 5d와 같이 로봇부(120)의 헤드(121)가 그립퍼 적재대(150)의 좌측 중앙 상부로 이동하고, 그립퍼 적재대(150)의 그립퍼 보호커버(152)를 우측으로 밀어 그립퍼 보호커버(152)를 통해 제1그립퍼 수납공간(153)과 제2그립퍼 수납공간(154)의 상부가 밀폐되도록 한다.
제1, 제2 스폿용접작업을 모두 마친 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇(100)은 제2스폿용접기 쪽에서 대기장소 쪽으로 이동한다.
도시된 실시 예의 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇(100)은 이동대차부(110)의 고정테이블(111)에 2개의 그립퍼(130)(140)가 적재된 1개의 그립퍼 적재대(150)와 2개의 프레스부품 적재대(160)(170)가 설치된 형태이지만 본 발명에 있어서 그립퍼 적재대(150)의 그립퍼 적재 갯수 및 프레스부품 적재대(160(170)의 갯수는 예측 가능한 범위내에서 가변될 수 있다.
예를 들면 그립퍼 적재대(150)에 3개의 그립퍼가 적재되도록 설계 변경하는 경우 이동대차부(110)의 고정테이블(111)에 3개의 프레스부품 적재대를 설치할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
100 : 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇
110 : 이동대차부
111 : 고정테이블
120 : 로봇부
121 : 헤드
130 : 제1그립퍼
140 : 제2그립퍼
150 : 그립퍼 적재대
160 : 제1프레스부품 적재대
170 : 제2프레스부품 적재대
P1 : 제1프레스부품
P2 : 제2프레스부품

Claims (5)

  1. 상단에 고정테이블(111)이 마련된 이동대차부(110);
    이동대차부(110)의 고정테이블(111)의 상단에 설치되는 로봇부(120);
    로봇부(120)의 헤드(121)에 선택적으로 장착되는 적어도 두 개이상의 그립퍼(130)(140);
    이동대차부(110)의 고정테이블(111)의 상단에 설치되고, 상기 그립퍼(130)(140)가 적재되는 그립퍼 적재대(150);
    이동대차부(110)의 고정테이블(111)의 상단에 설치되고, 프레스부품이 적재되는 적어도 두 개이상의 프레스부품 적재대(160)(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    그립퍼 적재대(150)는,
    일측 전방과 일측에 적어도 두 개이상의 그립퍼 수납공간(153)(154)이 마련되는 적재프레임(151);
    적재프레임(151)의 상단에 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되는 그립퍼 보호커버(152);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    그립퍼(130)(140)의 본체(131)(141)의 양측 상부에 걸이부재(134)(144)가 마련되고, 그립퍼 적재대(150)의 각 그립퍼 수납공간(153)(154)의 내부 상부 전방과 내부 상부 후방에 그립퍼 받침부재(155)가 설치된 것을 특징으로 하는 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇.
  4. 제2항에 있어서,
    그립퍼 보호커버(152)는,
    그립퍼 적재대(150)의 상단 전방과 상단 후방에 설치된 가이드레일(156)에 레일 결합되어 좌우방향으로 이송되는 커버판(152a);
    커버판(152a)의 상단에 마련된 밀대(152b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    프레스부품 적재대(160)(170)는 적재프레임(161)(171)의 상부에 적어도 두 개이상의 적재바(162)(172)가 상하방향으로 마련되고, 각 적재바(162)(172)에 적어도 두 개이상의 적재부(163)(173)가 길이방향으로 마련된 것을 특징으로 하는 다품종 소량생산 프레스부품 스폿용접용 이동식 협동로봇.
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