KR20110085865A - 포지셔너를 구비한 로봇 시스템과 포지셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 로봇과 포지셔너를 이용하여 풋 프린트를 작게 하는 로봇 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 로봇 시스템은 작업 대상물(10)과, 상기 작업 대상물(10)에 대하여 작업하는 로봇(5, 6)과, 상기 작업 대상물(10)을 위치 결정하는 포지셔너(7, 8)를 구비하고, 상기 포지셔너(7, 8)의 가대(24) 상에 상기 로봇(5, 6)을 구비한 것이다.

Description

포지셔너를 구비한 로봇 시스템과 포지셔너{ROBOT SYSTEM HAVING POSITIONER AND POSITIONER}

본 발명은, 포지셔너에 로봇을 탑재한 로봇 시스템에 관한 것이다.

최근의 산업용 로봇을 이용한 제조 라인에서는, 로봇을 밀집되게 배치시켜 제조 프로세스를 좁히는 움직임이 있다. 즉, 로봇의 풋 프린트를 작게 하여 공장 자체를 작게 함으로써, 공장의 공조(空調)에 드는 비용을 억제하고, 공조 설비를 작게 하도록 하고 있다. 또한, 작업 공정간의 거리를 짧게 함으로써 택트 타임을 향상시킬 수 있기 때문에, 제조 프로세스를 좁히는 것이 요망되고 있었다.

이러한 제조 프로세스를 구비한 제조 라인으로서는, 자동차 부품 등의 용접 라인을 대표예로서 들 수 있다. 지금까지의 용접 라인의 시스템으로서는, 로봇과 부품을 위치 결정하는 포지셔너를 이용한 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 평성02-202606호 공보

종래의 로봇 시스템은, 로봇과 포지셔너를 이용하여 작업 대상물을 용접하고, 작업 대상물을 순차적인 작업 공정에서 전달하는 라인이 구축되어 있지만, 포지셔너는 로봇의 작업 영역 내에 배치된 구성으로 되어 있기 때문에, 포지셔너를 설치하는 스페이스와 로봇을 설치하는 스페이스가 각각 필요하게 되어 그 만큼 작업 스페이스가 넓어진다고 하는 문제가 발생하고 있고, 공장 스페이스가 넓어져서 그 만큼 공조 비용이 상승한다고 하는 문제가 발생하고 있었다.

그래서, 본 발명에서는, 로봇과 포지셔너를 이용하여 풋 프린트를 작게 하는 로봇 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 제1항에 기재된 발명은, 작업 대상물과, 상기 작업 대상물에 대하여 작업하는 로봇과, 상기 작업 대상물을 위치 결정하는 포지셔너를 구비하고, 상기 포지셔너의 프레임 상에 상기 로봇이 마련된 것이다.

또한, 청구항 제2항에 기재된 발명은, 상기 포지셔너의 프레임에는, 상기 로봇의 동작으로 발생하는 모멘트 하중에 의한 요동을 억제하는 리브(rib) 구조가 마련되는 것이다.

또한, 청구항 제3항에 기재된 발명은, 상기 리브 구조는, 제1 및 제2 리브 중 적어도 하나를 구비하고, 상기 제1 리브는 상기 로봇의 좌우 동작에 따른 요동을 억제하도록 마련되며, 상기 제2 리브는 상기 로봇의 전후 동작에 따른 요동을 억제하도록 마련된 것이다.

또한, 청구항 제4항에 기재된 발명은, 작업 대상물을 위치 결정하는 포지셔너로서, 프레임과, 프레임 내의 리브 구조를 포함하고, 상기 프레임의 상면에 로봇을 배치하는 것이다.

또한, 청구항 제5항에 기재된 발명은, 상기 리브 구조는, 포지셔너를 동작시키는 구동 모터를 설치한 후에 부설(敷設)되는 것이다.

포지셔너를 용접 로봇의 베이스로서 겸용함으로써, 각각 점유하고 있던 설치 스페이스를 생략할 수 있어 풋 프린트를 작게 할 수 있기 때문에, 공조 비용을 대폭 삭감하는 것이 가능하다. 또한, 로봇 시스템의 풋 프린트를 작게 하고, 포지셔너의 강성을 높임으로써, 정밀도 좋게 작업 대상물이 위치 결정된 상태로 작업하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예인 로봇 시스템의 용접 로봇의 대기 자세를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예인 로봇 시스템의 용접 로봇의 용접 자세를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예인 포지셔너의 정면도 및 측면도.
도 4는 리브가 없는 포지셔너의 정면도 및 측면도.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

[실시예 1]

도 1에 도시된 바와 같이, 작업 대상물(10)은, 예컨대, 자동차의 샤시와 같은 길이가 긴 것으로서, 도시되지 않은 반송 로봇에 의해 제1 용접 공정의 제1 포지셔너(7) 및 제2 포지셔너(8)에 부착된다. 다음에, 용접 부위에 맞춰 제1 포지셔너(7) 및 제2 포지셔너(8)가 회전하고, 제1 용접 로봇(5) 및 제2 용접 로봇(6)에 의해 미리 정해진 지점을 용접한다. 용접이 끝나면, 반송 로봇(9)에 의해 도시되지 않은 작업대에 작업 대상물(10)을 배치한다.

다음에 제1 용접 공정을 예로 들어 도 1 및 도 2를 이용하여 상세하게 설명한다. 도 1은 용접 로봇이 대기 위치에 위치했을 때의 사시도이고, 도 2는 용접시의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 용접 공정에서는, 제1 용접 로봇(5) 및 제2 용접 로봇(6)이 각각 제1 포지셔너(7) 및 제2 포지셔너(8) 상에 배치되어 있다. 또한, 제1 용접 로봇(5) 및 제2 용접 로봇(6)의 선단에는 용접용 토치(51, 61)가 마련되어 있고, 작업 대상물(10)의 미리 정해진 지점을 용접하도록 구성되어 있다.

제1 포지셔너(7) 및 제2 포지셔너(8)는, 작업 대상물(10)의 길이방향의 축 둘레로 회전 동작을 한다. 도 2에서는 용접 작업을 보여준다. 작업 대상물(10)의 미리 정해진 지점을 용접하도록, 제1 용접 로봇(5) 및 제2 용접 로봇(6)은, 작업 대상물(10)에 대하여 상측 방향에서부터 접근하여 제1 용접 로봇(5) 및 제2 용접 로봇(6)의 베이스 근방의 위치에서도 용접할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 제1 용접 로봇(5) 및 제2 용접 로봇(6)과 제1 포지셔너(7) 및 제2 포지셔너(8)는 협조 동작하므로, 작업 대상물의 이면을 용접하는 경우에는, 제1 포지셔너(7) 및 제2 포지셔너(8)가 협조 동작하면서 회전하여, 용접 지점을 제1 용접 로봇(5) 및 제2 용접 로봇(6)에 면하도록 하여 용접 작업을 행할 수 있다. 여기서는 2대의 포지셔너를 협조 동작시켜 작업 대상물을 동작시키고 있었지만, 포지셔너가 작업 대상물의 부하 중량을 감당할 수 있다면, 한쪽을 포지셔너로 다른 한쪽을 회전 가능한 기구로 하여도 좋다.

이러한 구성으로 함으로써, 포지셔너를 용접 로봇의 베이스로서 겸용함으로써, 각각 점유하고 있던 설치 스페이스를 생략할 수 있으며, 포지셔너 상에 용접 로봇을 배치하고 2대의 용접 로봇과 2대의 포지셔너를 직선 배치함으로써 풋 프린트를 줄일 수 있다.

또한, 포지셔너 상에 용접 로봇을 배치하는 구성으로 하였기 때문에, 포지셔너에는 용접 로봇의 동작에 따라 모멘트 하중이 작용하며, 포지셔너 프레임은 요동하는 것을 고려할 수 있다. 이 때문에, 포지셔너의 프레임의 설계 시에는 모멘트 하중을 허용하는 것을 염두에 두고 있다. 그 상세한 내용에 대해서 이하에 설명한다.

도 3을 이용하여 제1 포지셔너를 상세히 설명한다. 제2 포지셔너도 같은 형상이므로 설명은 생략한다. 포지셔너(7)는 1축 회전 포지셔너로서, (a)는 정면도, (b)는 측면도이며, 회전형 포지셔너를 가대(架臺; 24) 내부에 설치할 수 있는 구조로 되어 있다. 회전 축(30)은 지면과 평행한 방향을 향하고 있다. 회전용 구동 모터(22)가 부착되어 있고, 회전용 구동 모터(22)의 출력축은, 케이블이 관통할 수 있는 구멍을 구비한 감속기(23)의 입력축에 도시하지 않은 기어 및 샤프트를 통해 접속되어 있다. 감속기(23)는 선회대(21)에 고착되며, 회전 가능하게 지지되어 있다. 선회대(21) 및 감속기(23)는 회전 축(30) 상에 배치되어 있다. 또한, 구동 모터(22)와 감속기(23)는 지지대(27)에 고정되어 있다.

다음에, 가대(24)의 구성에 대해서 설명한다. 가대(24)는 중공(中空) 상자형 형상을 갖고, 가대(24)의 내부 하면에 L자형의 앵글 형상의 제1 리브(26)가 부설된다. 제1 리브(26)는 정면도(a)에서 보아 횡방향으로 측판 사이에서 연장되고, 지지대(27)와 간섭하지 않도록 가대(24)의 전후 방향의 중심 부근에 배치된다. 제1 리브(26)는 용접 등에 의해 측판 및 바닥판에 고정되어 있다.

또한, 제2 리브(25)는, 가대(24)의 내측면에 L자형 앵글로 부설되고, 측면도(b)에서 보아 전후면 사이에서 연장되며, 감속기(23)와 간섭하지 않도록 배치된다. 제2 리브(25)는 용접 등에 의해 양측판 및 전후판에 고정되어 있다.

제1 리브(26) 및 제2 리브(25)가 가대(24)에 부설되어 있지 않은 경우, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 용접 로봇(5)이 정면에서 보아 좌우로 자세를 변화시킨 경우, 용접 로봇(5)의 모멘트 하중이 가대(24)에 작용하기 때문에, 가대 전체가 좌우로 요동한다. 이 때문에, 회전 축(30)이 요동하여 용접 정밀도가 저하되는 문제가 발생한다. 또한, 내부에 장착된 구동 모터(22)나 감속기(21)에도 무리한 힘이 작용하여 수명이 단축되는 하나의 원인이 되어 버린다. 마찬가지로 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 용접 로봇(5)이 전후로 자세를 변화시킨 경우도 용접 로봇(5)의 모멘트 하중(5)에 의해 가대(24) 전체가 요동한다.

이들 모멘트 하중을 염두하여, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 리브(26) 및 제2 리브를 가대(24)의 중앙 부근에 부설함으로써, 요동이 억제될 수 있도록 강성을 높이고 있다.

또한, 포지셔너(7)의 상부에 항상 용접 로봇(5)이 설치되는 것은 아니다. 용도에 따라서는, 용접 로봇(5)이 지면에 설치되어 사용되는 경우도 있다. 따라서, 포지셔너(7)에 부설되는 제1 리브(26) 및 제2 리브(25)는, 구동 모터(22) 및 감속기(23)가 설치된 후에, 용접 등의 수단에 의해 부설되는 것이다. 이와 같이 함으로써, 용접 로봇(5)의 사용 상황에 따라 재조합이 가능해진다.

5 : 제1 용접 로봇
6 : 제2 용접 로봇
7 : 제1 포지셔너
8 : 제2 포지셔너
9 : 반송 로봇
10 : 작업 대상물

Claims (5)

1. 작업 대상물과, 상기 작업 대상물에 대하여 작업하는 로봇과, 상기 작업 대상물을 위치 결정하는 포지셔너를 구비하고, 상기 포지셔너의 프레임 상에 상기 로봇이 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 포지셔너의 프레임에는, 상기 로봇의 동작으로 발생하는 모멘트 하중에 의한 요동을 억제하는 리브 구조가 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 리브 구조는, 제1 리브 및 제2 리브 중 적어도 하나를 구비하고, 상기 제1 리브는 상기 로봇의 좌우 동작에 따른 요동을 억제하도록 마련되며, 상기 제2 리브는 상기 로봇의 전후 동작에 따른 요동을 억제하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
4. 작업 대상물을 위치 결정하는 포지셔너로서,
   프레임과,
   상기 프레임 내의 리브 구조
   를 포함하고, 상기 프레임의 상면에 로봇이 배치되는 것을 특징으로 하는 포지셔너.
5. 제4항에 있어서, 상기 리브 구조는, 상기 포지셔너를 동작시키는 구동 모터를 배치한 후에 부설되는 것을 특징으로 하는 포지셔너.

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