KR20240114909A - 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템 - Google Patents

협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템 Download PDF

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KR20240114909A
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Abstract

본 발명은, 작업물(10)을 파지하는 다관절 협동로봇(110)과, 다관절 협동로봇(110)을 상하 이동시키는 로봇 승강부(120)와, 다관절 협동로봇(110) 및 로봇 승강부(120)를 제어하는 제어반이 형성된 제어스테이션(130)과, 작업물(10)이 적재된 팔레트가 다층구조로 배치되어 작업물(10)을 제공하는 인스테이션(140)과, 인스테이션(140)으로부터 이송된 작업물(10)에 대한 마킹 및 검사를 수행하는 마킹 검사부(150)와, 마킹 및 검사가 완료된 작업물(10)이 다관절 협동로봇(110)에 이송되어 적재되는 팔레트가 다층구조로 배치된 아웃스테이션(160)을 포함하여, 로봇 작업반경을 확대하여 효율적인 공간활용이 가능하도록 하는, 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템을 개시한다.

Description

협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템{MODULE-TYPE MARKING AND INSPECTING SYSTEM BY USING COLLABORATIVE ROBOT}
본 발명은 로봇 작업반경을 확대하여 효율적인 공간활용이 가능하도록 하는, 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템에 관한 것이다.
협동로봇은 작업자와 함께 작업하는 로봇으로 주로 생산현장에서 작업자와 상호작용하도록 설계된 로봇을 의미한다.
한편, 종래의 협동로봇은 머신텐딩 형태로 고정된 상태로 작업을 수행하거나, 협동로봇이 특정방향으로 주행이 가능하도록 부가축(주행축)을 추가하여 다수의 공작기계와 연동가능하도록 시스템을 구축하여서 작업현장에 적용하기도 한다.
특히, 다관절의 로봇암으로만, 다수의 작업물이 팔레트에 적재된 스테이션으로부터 작업물을 파지하여 이송하기 위해서는 상하이동과 작업반경이 제한되어서, 팔레트의 적재높이가 제한되어 적재량에 한계가 있다.
이에, 작업물을 파지하는 그리퍼의 상하이동에 따른 로봇 작업반경을 확대하여 작업공간을 효율적으로 활용하도록 할 수 있으며, 팔레타이징에 보다 특화되도록 할 수 있는 기술이 요구된다.
한국 공개특허공보 제10-2021-0083741호 한국 등록특허공보 제10-1882646호
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 협동로봇을 볼스크류방식에 의해 상하 이동시켜 로봇 작업반경을 확대하여 효율적인 공간활용이 가능하도록 하고, 팔레트 적재량을 증가시킬 수 있는, 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명의 실시예는, 선단에 형성되어 원형 형태의 작업물을 파지하는 그리퍼와, 상기 그리퍼에 의해 파지된 작업물을 일정 작업반경내에서 이송하도록 연동하는 복수의 단위 관절 유닛으로 구성된, 다관절 협동로봇; 상기 다관절 협동로봇의 베이스축의 하단에 고정된 지지플레이트와, 상기 지지플레이트의 전면에 이격되어 고정된 한쌍의 LM 가이드블록과, 상기 LM 가이드블록의 승강 슬라이딩을 유도하는 슬라이드레일과, 상기 슬라이드레일이 고정된 고정플레이트와, 상기 고정플레이트의 하단에 고정되고 내주면에 나사산이 형성된 부시와, 상기 부시에 체결되는 볼스크류와, 상기 볼스크류의 상단에 결합된 감속기어와, 상기 감속기어와 치합하는 구동기어와, 상기 구동기어의 구동축을 회전시키고 상기 고정플레이트에 고정된 서보모터로 구성되어, 상기 다관절 협동로봇를 상하 이동시키는, 로봇 승강부; 내측공간에 상기 로봇 승강부가 배치되며, 상단에 상기 다관절 협동로봇이 노출되고, 상기 다관절 협동로봇 및 상기 로봇 승강부를 제어하는 제어반이 형성된 제어스테이션; 상기 제어스테이션의 제1측면에 모듈형태로 부착되고, 상기 그리퍼에 의해 파지되는 작업물이 적재된 팔레트가 다층구조로 배치되어 작업물을 제공하는 인스테이션; 상기 제어스테이션의 후면에 형성되고, 상기 다관절 협동로봇에 의해 상기 인스테이션으로부터 이송된 작업물에 대한 마킹 및 검사를 수행하는 마킹 검사부; 및 상기 제어스테이션의 제2측면에 모듈형태로 부착되고, 상기 마킹 검사부에 의해 마킹 및 검사가 완료된 작업물이 상기 다관절 협동로봇에 이송되어 적재되는 팔레트가 다층구조로 배치된 아웃스테이션;을 포함하는, 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 그리퍼는, 원형 형태의 작업물의 측면에 밀착되도록 굴곡져 형성되는 한 쌍의 제1핑거 및 제2핑거와, 상기 제1핑거를 고정하는 고정판과, 상기 제2핑거가 고정되고 상기 고정판의 전후로 슬라이딩하는 가동판과, 상기 가동판을 전후 이동시키는 공압실린더로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1핑거 및 상기 제2핑거의 내측면에는 작업물의 상단 링 영역을 그리핑하도록 내측으로 V자 형상으로 오목하게 형성된 그립홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 인스테이션은, 다층구조의 적재 팔레트와, 상기 적재 팔레트를 지지하는 지지프로파일과, 상기 제어스테이션 또는 상기 마킹 검사부의 일측면에 고정된 피치브라켓의 홀과 상기 지지프로파일의 홀을 상호 고정하는 클램프로 구성될 수 있다.
또한, 상기 아웃스테이션은, 다층구조의 적재 팔레트와, 상기 적재 팔레트를 지지하는 지지프로파일과, 상기 제어스테이션 또는 상기 마킹 검사부의 타측면에 고정된 피치브라켓의 홀과 상기 지지프로파일의 홀을 상호 고정하는 클램프로 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 협동로봇을 볼스크류방식에 의해 상하 이동시켜 로봇 작업반경을 확대하여 효율적인 공간활용이 가능하도록 하고, 팔레트 적재량을 증가시킬 수 있으며, 인스테이션 및 아웃스테이션의 고정 및 분리가 가능하도록 하고 다양한 높이의 팔레타이징이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템의 평면도 및 측면도를 각각 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템의 다관절 협동로봇 및 로봇 승강부를 분리 도시한 것이다.
도 4 및 도 3의 로봇 승강부의 내부구성을 예시한 것이다.
도 5는 도 1의 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템의 인스테이션 및 아웃스테이션의 부착 및 분리를 예시한 것이다.
도 6은 도 1의 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템의 마킹 검사부를 확대도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의한 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템은 작업물(10)을 파지하는 다관절 협동로봇(110)과, 다관절 협동로봇(110)을 상하 이동시키는 로봇 승강부(120)와, 다관절 협동로봇(110) 및 로봇 승강부(120)를 제어하는 제어반이 형성된 제어스테이션(130)과, 작업물(10)이 적재된 팔레트가 다층구조로 배치되어 작업물(10)을 제공하는 인스테이션(140)과, 인스테이션(140)으로부터 이송된 작업물(10)에 대한 마킹 및 검사를 수행하는 마킹 검사부(150)와, 마킹 및 검사가 완료된 작업물(10)이 다관절 협동로봇(110)에 이송되어 적재되는 팔레트가 다층구조로 배치된 아웃스테이션(160)을 포함하여, 로봇 작업반경을 확대하여 효율적인 공간활용이 가능하도록 하는 것을 요지로 한다.
이하, 도면을 참조하여, 전술한 구성의 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템을 구체적으로 상술하면 다음과 같다.
우선, 다관절 협동로봇(110)은 3차원공간상에서 인스테이션(140)으로부터 작업물(10)을 파지하여 마킹 검사부(150)로 이송하고, 마킹 검사완료된 작업물(10)을 아웃스테이션(160)으로 이송하는 구성으로서, 구체적으로, 도 1 및 도 4를 참고하면, 선단에 형성되어 인스테이션(140)으로부터 원형 형태의 작업물(10)을 파지하는 그리퍼(111)와, 그리퍼(111)에 의해 파지된 작업물(10)을 일정 작업반경내에서 마킹 검사부(150)로 이송하도록 연동하여 다관절운동하는 복수의 단위 관절 유닛(112)으로 구성된다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 그리퍼(111)는, 원형 형태의 작업물(10)의 측면에 밀착되도록 내측면이 굴곡져 형성되는 한 쌍의 제1핑거(111a) 및 제2핑거(111b)와, 제1핑거(111a)를 고정하는 고정판(111c)과, 제2핑거(111b)가 고정되고 고정판(111c)의 내측공간에서 전후로 슬라이딩하여 작업물(10)을 압착하도록 하는 가동판(111d)과, 고정판(111c)의 상단에 고정되어 가동판(111d)을 전후 이동시키는 공압실린더(111e)로 구성될 수 있다.
또한, 제1핑거(111a) 및 제2핑거(111b)의 내측면에는 갠트리로봇의 가이드롤러 등 원형 형태의 작업물(10)의 상단 링 영역(11)을 안정적으로 그리핑하도록 V자 형상으로 내측으로 오목하게 형성된 그립홈(111f)이 형성되어, 제1핑거(111a) 및 제2핑거(111b)는 V블록 형상으로 이루어지므로, 작업물(10)의 그립이 쉽도록 하고, 이송중 낙하를 방지하도록 할 수 있다.
다음, 로봇 승강부(120)는 다관절 협동로봇(110)을 상하 이동시켜 인스테이션(140) 및 아웃스테이션(160)에 대한 작업물(10)의 파지 및 적재를 보다 수월하게 하고, 적재량을 증가시키도록 하여 팔레타이징의 효율을 높이도록 할 수 있다.
구체적으로, 로봇 승강부(120)는, 도 3 및 도 4를 참고하면, 로봇 승강부(120)는, 다관절 협동로봇(110)의 베이스축(113)의 하단에 볼트체결되어 고정된 지지플레이트(121)와, 지지플레이트(121)의 전면에 이격되어 고정된 한쌍의 LM 가이드블록(122)과, LM 가이드블록(122)의 승강 슬라이딩을 유도하도록 직립 형성된 슬라이드레일(123)과, 슬라이드레일(123)이 고정된 고정플레이트(124)와, 고정플레이트(124)의 하단에 고정되고 내주면에 나사산이 형성된 부시(125)와, 부시(125)에 나사체결되는 볼스크류(126)와, 볼스크류(126)의 상단에 결합된 감속기어(127)와, 감속기어(127)와 치합하는 구동기어(128)와, 구동기어(128)의 구동축을 회전시키고 고정플레이트(124)에 고정된 서보모터(129)로 구성되어, 다관절 협동로봇(110)을 700mm 이동 범위내에서 상하 이동시키도록 한다.
이를 통해, 고가의 리니어 액츄에이터를 대체하여, 볼스크류방식으로 베이스축(113)을 상하 이동시켜 로봇 승강부(120)를 승강하여서, 인스테이션(140) 및 아웃스테이션(160)에 대한 작업물(10)의 파지 및 적재의 수직방향 작업반경을 확대하여 작업공간을 효율적으로 활용하도록 할 수 있다.
다음, 제어스테이션(130)의 내측공간에는 로봇 승강부(120)가 배치되며, 제어스테이션(130)의 상단에 다관절 협동로봇(110)이 노출되고, 제어스테이션(130)에는 HMI(131)를 통해 다관절 협동로봇(110) 및 로봇 승강부(120)를 연동 제어하는 제어반이 형성된다.
다음, 인스테이션(140)은, 도 5를 참고하면, 캐스터휠을 통해 이동이 가능하며 제어스테이션(130)의 제1측면에 모듈형태로 부착되어 고정되거나 분리되고, 그리퍼(111)에 의해 파지되는 작업물(10)이 적재된 팔레트가 다층구조로 배치되어 작업물(10)을 제공하여서, 다양한 높이의 팔레타이징이 가능하도록 할 수 있다.
예컨대, 인스테이션(140)은, 다층구조의 적재 팔레트(141)와, 적재 팔레트(141)를 지지하는 지지프로파일(142)과, 제어스테이션(130) 또는 마킹 검사부(150)의 일측면에 고정된 피치브라켓(143)의 홀과 지지프로파일(142)의 홀을 상호 고정하는 클램프(144)로 구성되어서, 피치브라켓(143)의 홀과 지지프로파일(142)의 홀의 정렬후 클램프(144)로 체결 고정하여 인스테이션(140)의 부착이 가능하도록 할 수 있고, 클램프(144)의 해체후 인스테이션(140)을 제어스테이션(130) 또는 마킹 검사부(150)로부터 분리하도록 할 수 있다.
다음, 마킹 검사부(150)는 제어스테이션(130)의 후면에 형성되고, 다관절 협동로봇(110)에 의해 인스테이션(140)으로부터 이송된 작업물(10)에 대한 LOT 마킹 및 비전 검사를 수행하여 합불 판정 결과를 부저음 또는 HMI(131)를 통해 제공하도록 한다.
도 6을 참고하면, 마킹 검사부(150)는 작업물(10)을 안착시키는 안착블록(151)과, 안착블록(151)을 전후 슬라이딩시키는 로드레스 실린더(152)와, 안착블록(151)을 가이드하는 가이드레일(153)과, 작업물(10)에 대한 마킹 및 검사를 수행하는 마킹기(미도시)로 구성될 수 있다.
다음, 아웃스테이션(160)은, 도 5를 참고하면, 캐스터휠을 통해 이동이 가능하며 제어스테이션(130)의 제2측면에 모듈형태로 부착되어 고정되거나 분리되고, 마킹 검사부(150)에 의해 마킹 및 검사가 완료된 작업물(10)이 다관절 협동로봇(110)에 이송되어 적재되는 팔레트가 다층구조로 배치되어 작업물(10)을 적재하도록 하여서, 다양한 높이의 팔레타이징이 가능하도록 할 수 있다.
예컨대, 도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이, 아웃스테이션(160)은, 다층구조의 적재 팔레트(161)와, 적재 팔레트(161)를 지지하는 지지프로파일(162)과, 제어스테이션(130) 또는 마킹 검사부(150)의 타측면에 고정된 피치브라켓(163)의 홀과 지지프로파일(162)의 홀을 상호 고정하는 클램프(164)로 구성되어서, 피치브라켓(163)의 홀과 지지프로파일(162)의 홀의 정렬후 클램프(164)로 체결 고정하여 아웃스테이션(160)의 부착이 가능하도록 할 수 있고, 클램프(164)의 해체후 아웃스테이션(160)을 제어스테이션(130) 또는 마킹 검사부(150)로부터 분리하도록 할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템의 구성에 의해서, 협동로봇을 볼스크류방식에 의해 상하 이동시켜 로봇 작업반경을 확대하여 효율적인 공간활용이 가능하도록 하고, 팔레트 적재량을 증가시킬 수 있으며, 인스테이션 및 아웃스테이션의 고정 및 분리가 가능하도록 하고 다양한 높이의 팔레타이징이 가능하도록 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
110 : 다관절 협동로봇 111 : 그리퍼
112 : 단위 관절 유닛 113 : 베이스축
120 : 로봇 승강부 121 : 지지플레이트
122 : LM 가이드블록 123 : 슬라이드레일
124 : 고정플레이트 125 : 부시
126 : 볼스크류 127 : 감속기어
128 : 구동기어 129 : 서보모터
130 : 제어스테이션 131 : HMI
140 : 인스테이션 141 : 적재 팔레트
142 : 지지프로파일 143 : 피치브라켓
144 : 클램프 150 : 마킹 검사부
151 : 안착블록 152 : 로드레스 실린더
153 : 가이드레일 160 : 아웃스테이션
161 : 적재 팔레트 162 : 지지프로파일
163 : 피치브라켓 164 : 클램프

Claims (5)

  1. 선단에 형성되어 원형 형태의 작업물을 파지하는 그리퍼와, 상기 그리퍼에 의해 파지된 작업물을 일정 작업반경내에서 이송하도록 연동하는 복수의 단위 관절 유닛으로 구성된, 다관절 협동로봇;
    상기 다관절 협동로봇의 베이스축의 하단에 고정된 지지플레이트와, 상기 지지플레이트의 전면에 이격되어 고정된 한쌍의 LM 가이드블록과, 상기 LM 가이드블록의 승강 슬라이딩을 유도하는 슬라이드레일과, 상기 슬라이드레일이 고정된 고정플레이트와, 상기 고정플레이트의 하단에 고정되고 내주면에 나사산이 형성된 부시와, 상기 부시에 체결되는 볼스크류와, 상기 볼스크류의 상단에 결합된 감속기어와, 상기 감속기어와 치합하는 구동기어와, 상기 구동기어의 구동축을 회전시키고 상기 고정플레이트에 고정된 서보모터로 구성되어, 상기 다관절 협동로봇를 상하 이동시키는, 로봇 승강부;
    내측공간에 상기 로봇 승강부가 배치되며, 상단에 상기 다관절 협동로봇이 노출되고, 상기 다관절 협동로봇 및 상기 로봇 승강부를 제어하는 제어반이 형성된 제어스테이션;
    상기 제어스테이션의 제1측면에 모듈형태로 부착되고, 상기 그리퍼에 의해 파지되는 작업물이 적재된 팔레트가 다층구조로 배치되어 작업물을 제공하는 인스테이션;
    상기 제어스테이션의 후면에 형성되고, 상기 다관절 협동로봇에 의해 상기 인스테이션으로부터 이송된 작업물에 대한 마킹 및 검사를 수행하는 마킹 검사부; 및
    상기 제어스테이션의 제2측면에 모듈형태로 부착되고, 상기 마킹 검사부에 의해 마킹 및 검사가 완료된 작업물이 상기 다관절 협동로봇에 이송되어 적재되는 팔레트가 다층구조로 배치된 아웃스테이션;을 포함하는,
    협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼는,
    원형 형태의 작업물의 측면에 밀착되도록 굴곡져 형성되는 한 쌍의 제1핑거 및 제2핑거와, 상기 제1핑거를 고정하는 고정판과, 상기 제2핑거가 고정되고 상기 고정판의 전후로 슬라이딩하는 가동판과, 상기 가동판을 전후 이동시키는 공압실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1핑거 및 상기 제2핑거의 내측면에는 작업물의 상단 링 영역을 그리핑하도록 내측으로 V자 형상으로 오목하게 형성된 그립홈이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인스테이션은, 다층구조의 적재 팔레트와, 상기 적재 팔레트를 지지하는 지지프로파일과, 상기 제어스테이션 또는 상기 마킹 검사부의 일측면에 고정된 피치브라켓의 홀과 상기 지지프로파일의 홀을 상호 고정하는 클램프로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아웃스테이션은, 다층구조의 적재 팔레트와, 상기 적재 팔레트를 지지하는 지지프로파일과, 상기 제어스테이션 또는 상기 마킹 검사부의 타측면에 고정된 피치브라켓의 홀과 상기 지지프로파일의 홀을 상호 고정하는 클램프로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    협동로봇을 활용한 모듈형 자동 마킹 및 검사 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101882646B1 (ko) 2018-02-08 2018-08-09 주식회사 세야 협업로봇을 이용한 스크루 체결장치
KR20210083741A (ko) 2019-12-27 2021-07-07 주식회사 아성 카메라 모듈 검사 시스템

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