KR850000663B1

KR850000663B1 - Safety device of robot arm using air pressure

Info

Publication number: KR850000663B1
Application number: KR1019830006306A
Authority: KR
Inventors: 우정만
Original assignee: 삼성정밀공업 주식회사; 전상호
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1985-05-09

Abstract

This invention is related to the safety device of a robot arm using air pressure. A steel wire is installed at one side of the robot arm to regulate the safety valve(5). In controlling the movement of the arm, the shuttle valve(8,10) is connected between a position control valve(11,12) and a position conversion valve(14,15). Therefore, this invention prevents the robot arm from breaking or colliding with the rotating machine.

Description

Safety device of robot arm using pneumatic

제1도는 본 발명에 따른 안전장치가 설치된 로보트아암의 개략도.1 is a schematic view of a robot arm with a safety device in accordance with the present invention.

제2도는 본 발명에 따른 로보트아암의 작동 개략도.2 is a schematic view of the operation of the robot arm according to the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 안전장치의 공압회로도이다.3 is a pneumatic circuit diagram of a safety device according to the invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 회전기계 2 : 로보트아암1: Rotating Machine 2: Robot Arm

3 : 강철와이어 4 : 레버3: steel wire 4: lever

5 : 안전밸브 6 : 밸브레버5: Safety valve 6: Valve lever

7 : 상, 하실린더 8 : 셔틀밸브7: upper, cylinder 8: shuttle valve

9 : 회전실린더 10 : 셔틀밸브9: rotating cylinder 10: shuttle valve

11 : 상, 하위치제어밸브 12 : 좌우위치제어밸브11: Upper and lower position control valve 12: Left and right position control valve

13, 14 : 상, 하위치전환밸브 15, 16 : 좌우위치전환밸브13, 14: high and low value switching valve 15, 16: left and right position switching valve

17, 18 : 속도제어밸브 19, 20 : 급속배기밸브17, 18: speed control valve 19, 20: rapid exhaust valve

21, 22 : 속도제어밸브21, 22: speed control valve

본 발명은 회전기계내의 물건을 회전기계외부로 안전하게 집어내는데 적용되는 로보트 아암의 안전정치 및 이에 관련된 공압회로에 관한 것이다.The present invention relates to the safety politics of a robot arm and associated pneumatic circuits, which are applied to safely pick up an object in a rotating machine to the outside of the rotating machine.

어떤 제품을 성형하는 성형기가 회전하면서 하나의 중간제품을 형성시키는 씨스템을 가진 회전기계내에서 형성된 제품을 회전기계바깥으로 집어내는데 적용되는 산업용 로보트에 있어서 제품을 집어내는 동안 일시 정지하는 짧은 시간안에 회전기계내에서 제품을 집어올리고 일정각도로 회전하여 다시 제품을 놓아야 하는 로보트 아암이 회전기계에 부딪혀 파손되지 않게 하는 안전성이 크게 문제시된다.In industrial robots applied to pick out products formed in a rotary machine with a system forming a single intermediate product while rotating a molding machine forming a product, rotating within a short time during product pick-up. The safety problem is that the robot arm, which has to pick up the product in the machine and rotates it at an angle, puts the product back on the rotating machine, does not hit and break.

만약 제품을 집은 로보트 아암이 미쳐 빠져 나오기전에 회전기기가 회전하게되면 회전기계가 로보트아암과 부딪히게 되어 아암이 파손되게 되고 아암의 파손은 로보트 전체를 무용하게 하는 결과를 초래하게 된다.If the rotating machine rotates before the robot arm picking up the product goes out, the rotating machine will collide with the robot arm, causing the arm to break and causing the arm to be useless.

이에 본 발명은 아암이 회전기계내에 있는 동안 회전기계가 회전하게되면 회전기계의 회전을 아암이 감지하여 신속하고 안전하게 바깥으로 빠져 나오게 하며, 아암에 파지된 제품이 아암의 이동속도 및 관성력에 의해 파괴되는 현상을 배제하기 위한 것으로서, 아암의 일측에 강철 와이어를 설치하여 이 강철와이어의 일단을 안전밸브의 레버와 연결된 또 다른 하나의 레버로 연결시키므로서 회전기계가 강철와이어에 접촉하게 되면 강철와이어가 당겨져 레버가 회전하게되고 레버의 회전은 안전밸브의 레버를 작동시켜 압력공기원과 연결된 안전밸브를 개방시키게 되며, 상기의 안전밸브는 아암을 상, 하 이동시키는 상, 하 실린더와 역시 아암을 회전시키는 회전실린더로 연결되는 각각의 셔틀밸브(Shuttle Valve)를 작동시키고 셔틀밸브는 각실린더의 운동방향위치 제어밸브의 위치를 결정해 주므로서 제품을 파지한 아암이 회전기계가 아암에 부딪히기전에 빠른속도로 상승하여 소정의 위치로 회전하게 하는 로보트 아암을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention, when the rotating machine rotates while the arm is in the rotating machine, the arm detects the rotation of the rotating machine to move out quickly and safely, the product held on the arm is destroyed by the moving speed and inertial force of the arm The purpose of this is to eliminate the phenomenon that the steel wire is installed on one side of the arm to connect one end of the steel wire to another lever connected to the lever of the safety valve so that when the rotating machine comes into contact with the steel wire, The lever rotates and the rotation of the lever operates the lever of the safety valve to open the safety valve connected to the pressure air source. The safety valve rotates the upper and lower cylinders and also the arm that moves the arm up and down. Each Shuttle Valve is connected to the rotating cylinder. Because it determines the position of the same direction control valve positions up to the arm is a rotating machine grips the product rises rapidly before incurring the arm provides a robot arm to rotate to a predetermined position.

또한 상기의 위치제어밸브에는 일종의 비상시에 사용되는 안전밸브와 연결된 셔틀밸브와에 일반적인 작동시에 사용되는 위치제어밸브의 좌, 우위치전환을 결정해 주는 좌, 우의 위치 전환밸브를 설치하고, 각 실린더의 입, 출구에는 속도제어밸브를 설치하여 아암의 이동속도를 적절하게 조절할 수 있게 하였으며 상, 하운동 실린더의 입, 출구에는 회전운동의 실린더와는 달리 급속배기밸브를 설치하여 회전기계내에서 제품을 파지한 아암을 빠른 속도로 상승시켜 회동할 수 있게 상, 하운동 실린더와 회전운동실린더의 시차적인 조절과 유동속도의 조절을 겸할 수 있게 하였다.In addition, the position control valve is provided with a shuttle valve connected to a safety valve used in an emergency, and a left and right position switching valve for determining the left and right position switching of the position control valve used in normal operation. Speed control valves are installed at the inlet and outlet of the cylinder to adjust the movement speed of the arm appropriately.In the rotary machine, rapid exhaust valves are installed at the inlet and outlet of the up and down cylinders. The arm holding the product can be raised and rotated at high speed so that it can combine the time difference and the flow rate of the up and down cylinders and the rotary cylinders.

이하 첨부한 예시도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 회전기계(1)내에서 제품을 파지하기 위한 로보트 아암의 외부 일측면에 강철와이어(3)을 설치하고 이 강철와이어(3)의 일단을 아암(2)의 내부에 설치된 레버(4)와 연결시키며, 강철 와이어(3)가 연결된 레버(4)의 타단에는 안전밸브(5)에 설치된 밸브레버(6)와 연결되어 있다. 상기의 안전밸브(5)압력공기원(도시되지 않음)과 직접연결 되어 안전밸브(5)의 작동에 의해 통과되는 압력 공기는 상, 하 실린더(7)측의 셔트밸브(8)와 회전실린더(9)측의 셔틀밸브(10)를 통과하여 각 실린더(7)(9)의 상하 위치제어 밸브(11) 및 좌우위치제어 밸브(12)을 작동시키게 되어 있다.The present invention installs a steel wire (3) on the outer side of the robot arm for gripping the product in the rotary machine (1) and one end of the steel wire (3) is provided with a lever (4) inside the arm (2) The other end of the lever (4) to which the steel wire (3) is connected is connected to the valve lever (6) installed in the safety valve (5). Directly connected to the pressure air source (not shown) of the safety valve (5), the pressure air passed by the operation of the safety valve (5) is the shutter valve (8) and the rotating cylinder on the upper and lower cylinder (7) side The up-down position control valve 11 and the left-right position control valve 12 of each cylinder 7 and 9 are operated through the shuttle valve 10 at the side of (9).

상하 위치제어 밸브(11)의 압력공기원측 연결은 상, 하위치전환밸브(13)(14)가 위치제어밸브(11)의 좌, 우측에 연결되어 있으며 좌측위치전환 밸브(13)는 상, 하 실린더(7)측 셔틀밸브(8)와 연결되어 있고, 좌우 위치제어밸브(12)의 압력공기원측 연결은 좌, 우위치전환밸브(15)(16)가 위치제어 밸브(12)의 좌, 우측에 연결되어 있으며 우측위치전환밸브(15)는 회전실린더(9)측 셔틀밸브(10)와 연결되어 있다.Pressure air source side connection of the up and down position control valve 11 is connected to the upper and lower level control valves 13 and 14 to the left and right of the position control valve 11, and the left position switching valve 13 is It is connected to the lower cylinder (7) side shuttle valve (8), and the pressure air source side connection of the left and right position control valve (12) is left, and the right position switching valve (15, 16) is the left of the position control valve (12). It is connected to the right side, and the right position switching valve 15 is connected to the rotary valve (9) side shuttle valve (10).

또한 상, 하 위치제어 밸브(11)의 상, 하 실린더(7)측연결은 실린더(7)의 출입구에 각각 속도제어밸브(17)(18) 및 급속 배기밸브(19)(20)가 연결되어 있으며, 좌, 우 위치 제어 밸브(12)의 회전실린더(9)측 연결은 실린더(9)의 출입구에 각각 속도제어 밸브(21)(22)만이 연결된 구조로 되어 있다.In addition, the upper and lower cylinder 7 side connections of the upper and lower position control valve 11 are connected to the speed control valves 17 and 18 and the quick exhaust valves 19 and 20 to the inlet and outlet of the cylinder 7, respectively. The rotary cylinder 9 side connection of the left and right position control valves 12 has a structure in which only the speed control valves 21 and 22 are connected to the inlet and outlet of the cylinder 9, respectively.

미설명부호 "O"는 회전중심, A는 제1위치 B는 제2위치, 23는 도관, 24는 화살표 25, 26은 솔레노이드이다.Unexplained symbol "O" is the center of rotation, A is the first position B is the second position, 23 is the conduit, 24 is the arrow 25, 26 is the solenoid.

이상의 구조로 되어있는 본 발명의 로보트아암(2)은 주로 회전하는 기계내부의 물건을 기계외부로 옮기기 위한 것으로서, 본 발명과 관련이 없는 회전기계의 예를 간략하게 들어보면 기계 전체가 한바퀴 회전을 하면서 하나의 제품을 완성시켜 로보트가 위치한 장소에 이르게 되면 제품을 밖으로 들어내고 다시 새로운 작업을 시작하게 되며 이러한 제품 성형기가 한개만 있는 것이 아니라 회전기계의 원주상에 일정간격으로 다수개 설치되어 로보트 아암(2)이 제2도에서와 같이 회전중심(0)에서 제1위치(A)로 부터 제2위치(B)로 왕복요동운동을 하면서 제1위치(A)에 있는 회전기계내의 제품을 제2위치(B)로 옮기게하는 것이다.The robot arm 2 of the present invention having the above structure mainly moves objects inside the rotating machine to the outside of the machine. As a simple example of a rotating machine not related to the present invention, the whole machine is rotated once. When one product is completed and reaches the place where the robot is located, it takes out the product and starts a new work again.There are not only one product molding machine, but a plurality of robot arms are installed at regular intervals on the circumference of the rotating machine. (2) As shown in Fig. 2, the product in the rotary machine at the first position (A) is removed while reciprocatingly oscillating from the center of rotation (0) to the second position (B) from the first position (A). Move it to position 2 (B).

이때 로보트아암(2)의 위치결정은 0.1mm이하로 정확하게 되나 아암(2)의 운동을 제어하는 압력공기의 압력이 약하거나 작동미비등으로 아암(2)이 회전기계(1)내의 제1위치(A)에 있는 중대회전기계가 회전을 하게 되면 아암(2)과 부딛혀 약한 아암이 파괴되어지게 되므로 이러한 긴급사태가 발생하게 되면 아암(2)의 상하 좌우 운동을 제어하는 밸브(11)(12)를 긴급작동시켜 아암(2)이 제2위치(B)로 안전하게 이동될수 있게 하는 것이다.At this time, the positioning of the robot arm 2 is accurate to 0.1 mm or less, but the pressure of the pressure air for controlling the movement of the arm 2 is weak or the operation is poor, so that the arm 2 is in the first position in the rotary machine 1. When the heavy rotary machine in (A) rotates, the weak arm is destroyed by colliding with the arm (2). When such an emergency occurs, the valve (11) for controlling the vertical movement of the arm (2) ( The emergency operation of 12) allows the arm 2 to be safely moved to the second position B.

우선 아암(2)의 상하 작동 및 좌우작동을 살펴보면 상하 작동은 상하 실린더(7)로서 하게 되고 제1위치(A)에서 제2위치(B)로 이동하는 좌우작동은 회전실린더(9)로서 하게되며 각 실린더(7)(9)의 작동은 압력공기원에서 공급되는 압력공기의 주입방향을 제어하므로서 상하 및 좌우로 이동하게 된다.First, the up and down operation and the left and right operation of the arm 2 are performed as the up and down cylinder 7 and the left and right operation moving from the first position A to the second position B is performed as the rotation cylinder 9. And the operation of each cylinder (7) (9) is moved up and down and left and right by controlling the injection direction of the pressure air supplied from the pressure air source.

상하실린더(7)의 작동은 압력공기원과 연결되어 있는 도관(23)을 따라 화살표(24)방향으로 주입되는 압력공기가 위치제어밸브(11) 및 각 위치전환밸브(13)(14)와 직접 연결되어 있으므로서, 전기적 제어를 받은 솔레노이드(25)의 작동으로 3포오트 2위치 밸브로 이루어진 좌우의 위치 전환밸브(13)(14)를 교차로 개폐시켜 개방된 위치 전환밸브(제3도에서는 14번이 개방)를 통과한 압력공기가 상하 위치제어밸브(11)의 위치를 변환시키므로서 압력공기원과 직접 연결되어진 상하위치제어밸브(11)의 통로를 통하여 실린더(7)내로 압력공기를 주입시키므로서 실린더내의 피스톤로드가 상승 또는 하강되어 지게 된다. 이때 실린더(7)로 주입되는 압력공기의 속도가 지나치게 크면 피스톤 로드의 상승속도가 커져 아암(2)에 피지된 제품이 파괴등의 경우로 다칠 우려가 있으므로 주입공기의 속도를 제어하는 속도조절밸브(19)(20)가 설치되어 있다.The operation of the upper and lower cylinders 7 includes the position control valve 11 and the respective position switching valves 13 and 14 along with the conduit 23 connected to the pressure air source in the direction of the arrow 24. Directly connected, the solenoid 25 is electrically controlled to open and close the left and right position switching valve 13, 14 consisting of a three-port two-position valve to open and close the position switching valve (Fig. 3) The pressure air passing through the opening 14 changes the position of the up and down position control valve 11, and the pressure air into the cylinder 7 through the passage of the up and down position control valve 11 directly connected to the pressure air source. By injecting, the piston rod in the cylinder is raised or lowered. At this time, if the speed of the pressure air injected into the cylinder 7 is too large, the rising speed of the piston rod is increased, and the product seized on the arm 2 may be injured in case of breakdown, etc., thus controlling the speed of the injection air. (19) (20) is provided.

한편 실린더(7)의 한쪽으로 압력공기가 주입되면 피스톤의 반대쪽에 있는 공기가 빠져야 하며, 만약 느린 속도로 빠지게 되면 배압(背壓)이 걸려 피스톤의 이동속도가 느리게 되므로 실린더(7)의 양 출입구에 급속배기밸브(19)(20)를 설치하여 실린더(7)를 빠져나온 공기가 즉시 대기로 빠지게 하였다.On the other hand, if pressure air is injected into one side of the cylinder 7, the air on the opposite side of the piston must escape, and if the air is released at a slow speed, back pressure is applied and the movement speed of the piston is slowed. Rapid exhaust valves (19) and (20) were installed in the air, and the air exiting the cylinder (7) immediately entered the atmosphere.

회전실린더(9)의 작동에 있어서는, 상. 하 실린더(7)의 작동과 마찬가지로 위치제어밸브(12)의 위치를 변환시키기 위한 위치전환밸브(15)(16)가 위치제어밸브(12)의 좌우측에 연결되어 전기적 제어에 의한 솔레노이드(26)의 작동으로 위치전환밸브(15)(16)를 개폐시켜 위치제어밸브(12)의 위치를 변환시키게 되며, 압력공기원으로 부터 연결된 위치제어밸브(12)를 통하여 회전실린더(9)을 좌우로, 즉 제1위치(A)와 제2위치(B)사이를 요동시키게 된다. 이때 실린더(9)로 주입되는 공기의 속도와 실린더(9)로 부터 배출되는 공기의 속도는 각각 속도제어밸브(21)(22)로 부터 제한을 받게되는데, 회전실린더(9)측에는 상. 하 실린더(7)측 처럼 급속배기밸브(19)(20)가 설치되어 있지 않다. 이는 제1위치(A)에서 제품을 파지한 아암(2)이 제2위치(B)로 급속이동하여 정지하게 되면 속도의 관성력등에 의하여 파지된 제품이 깨어지는등의 사태가 발생하게 때문이다.In the operation of the rotary cylinder (9), Similar to the operation of the lower cylinder 7, the position switching valve 15, 16 for changing the position of the position control valve 12 is connected to the left and right sides of the position control valve 12, so that the solenoid 26 is controlled by electrical control. By opening and closing the position switching valve (15) and (16) by the operation of the position control valve 12 to change the position, the rotary cylinder (9) from side to side through the position control valve 12 connected from the pressure air source In other words, it swings between the first position A and the second position B. FIG. At this time, the speed of the air injected into the cylinder (9) and the speed of the air discharged from the cylinder (9) are respectively limited by the speed control valve (21) (22), the upper side of the rotary cylinder (9). The quick exhaust valves 19 and 20 are not provided like the lower cylinder 7 side. This is because when the arm 2 holding the product at the first position A is rapidly moved to the second position B and stopped, the product held by the inertia force of the speed is broken.

이상에서와 같이 작동되는 상하실린더(7) 및 회전실린더(9)가 압력공기원에서 공급되는 공기의 압력 저하등의 요인으로 아암(2)이 회전기계(1)내의 제1위치(A)에 있을 때 회전기계(1)가 회전하게 되면, 회전기계의 일부가 강철와이어(3)을 누르게 되고, 강철와이어(3)의 눌림은 와이어(3)와 연결된 레버(4)을 회동시켜 밸브레버(6)를 작동시키며 안전밸브(5)가 개방되어 지게된다.The upper and lower cylinders 7 and the rotary cylinders 9 operated as described above may cause the arm 2 to be moved to the first position A in the rotary machine 1 due to factors such as a decrease in the pressure of the air supplied from the pressure air source. When the rotary machine 1 rotates while the rotary machine 1 rotates, a part of the rotary machine presses the steel wire 3, and the pressing of the steel wire 3 rotates the lever 4 connected to the wire 3 to form a valve lever ( 6) and the safety valve (5) is opened.

제2도에서의 안전밸브(5)는 제3도의 공압회로상에서의 안전밸브(5)와 동일한 것으로서 상기의 안전밸브(5)는 기계적으로 작동되는 미케 니컬 레버(mechanical lever)로서 상기와 같이 와이어(3)의 접촉에 의해 작동되어진다.The safety valve 5 in FIG. 2 is the same as the safety valve 5 on the pneumatic circuit in FIG. 3, wherein the safety valve 5 is a mechanical lever operated mechanically. It is operated by the contact of (3).

안전밸브(5)는 압력공기원과 직접연결되어 있으므로 안전밸브(5)가 개방되어지면 양실린더(7)(9)측의 셔틀밸브(8)(10)를 통하여 압력공기를 주입시키므로서 위치전환밸브(14)(15)를 통하여 들어온 공기와 함께 각각의 위치제어밸브(11)(12)를 빠른 속도로 제3도에서와 같이 위치변환시키게 되고, 위치제어밸브(11)(12)의 위치변환은 상 하실린더(7)의 피스톤을 상승시키게 되며 회전실린더(9)를 회동시켜 회전기계(1)내의 제1위치(A)에 있는 아암(2)를 상승시켜 제2위치(B)로 옮김에 따라 계속 회전하는 회전기계(1)에 아암(2)이 부딪혀 파괴되는 불미한 사고를 배제할 수 있게 한다.Since the safety valve 5 is directly connected to the pressure air source, when the safety valve 5 is opened, the pressure valve is injected through the shuttle valves 8 and 10 on both cylinders 7 and 9 side. The position control valves 11 and 12 are moved at high speed as shown in FIG. 3 together with the air introduced through the selector valves 14 and 15, and the position control valves 11 and 12 The position change raises the piston of the upper and lower cylinders 7, and rotates the rotary cylinder 9 to raise the arm 2 at the first position A in the rotary machine 1 to the second position B. It is possible to eliminate the undesired accident that the arm (2) hits the rotating machine (1) to continue to rotate as it is destroyed.

이상의 설명에서와 같이 강철와이어(3)에 의해 작동되는 안전밸브(5)를 위치제어밸브(11)(12)와 연결되는 위치전환밸브(14)(15)의 중간회로상태 셔틀밸브(8)(10)를 통하여 연결시키므로서 아암(2)이 회전기계(1)이 부딪혀 파괴되는 현상을 배제하여, 회전실린더(9)의 출입구에 속도조절밸브(21)(22)를 설치하므로서 회동하는 아암(2)의 속도를 조절할 수 있게하여 아암(2)에 파지된 제품의 파손을 방지하고, 상. 하 실린더(7)의 출입구에 속도조절밸브(17)(18) 및 급속배기밸브(19)(20)을 설치하므로서 제품을 파지한 아암(2)의 적절하게 빠른 속도로서 회전기계(1)로부터 이탈할 수 있게하여 전체적인로 보트를 보호하게 한다.As described above, the safety valve 5 operated by the steel wire 3 is in the intermediate circuit state shuttle valve 8 of the position switching valves 14 and 15 connected with the position control valves 11 and 12. Arm (2) rotated by installing speed control valve (21) (22) at the entrance and exit of rotary cylinder (9) to eliminate the phenomenon that arm (2) hits and breaks by rotating machine (1) by connecting through (10). The speed of (2) can be adjusted to prevent breakage of the product held on the arm (2). By installing the speed regulating valves 17 and 18 and the quick exhaust valves 19 and 20 at the inlet and outlet of the lower cylinder 7, the rotary machine 1 is operated at an appropriately high speed of the arm 2 holding the product. Allows breakaways to protect the boat as a whole.

Claims

In the arm (2) of the industrial robot which is operated by pneumatic together with the rotary machine (1), the steel wire (3) is provided on one side of the arm (2), and by pulling the steel wire (3) Position switching valves 14 and 15 connected to the position control valves 11 and 12 from position control valves 11 and 12 which control the operation of the arm 2 by actuating safety valve 5. Safety device for the robot arm which prevents the arm (2) from colliding with the rotating rotating machine (2) by breaking through the shuttle valve (8) (10) on the intermediate circuit up to).

2. The phase of an arm (2) according to claim 1, which is connected to a position control valve (11). The rotary cylinder 9 of the arm 2 connected to the position control valve 12 with speed control valves 17 and 18 and rapid exhaust valves 19 and 20 provided at each of the lower cylinder 7 inlets and outlets. By installing the speed regulating valves 20 and 21 at each of the inlets and outlets, the arm 2 holding the article is smoothly and at an appropriate speed without receiving back pressure. Safety device for robot arm with pneumatic circuit allowing lowering or turning.