KR100655541B1 - 결합 프로세스 - Google Patents

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Abstract

로울러 폴딩 프로세스에서, 폴딩 로울러(4)는 워크피스(12)에 대해서 이동된다. 워크피스(12)에 대한 폴딩 로울러(4)의 압박력은 탄성이며, 폴딩 로울러(4)는 제어 시스템을 가지고 있는 이동 디바이스에 의해 워크피스(12)에 따른 경로로 이동한다. 압박력은 이동 디바이스에 일체화되거나 포함되는 센서로 감지되며, 그 센서의 출력 신호는 제어 시스템에 공급된다.
폴딩 로울러, 추진력, 센서

Description

결합 프로세스{A PROCESS IN JOINING}
본 발명은 결합 프로세스에 관한 것이며, 정확하게는, 폴딩 로울러(folding roller)가 제어 시스템을 가지고 있는 이동 디바이스(movement device)에 의하여 워크피스(workpiece)에 따른 경로에서 워크피스에 대한 탄성 압축력으로 이동이는 롤 폴딩의 프로세스에 관한 것이다.
표면 마감(surface finish)에 대한 요구가 높은 이와 같은 상황에서 2개의 금속판(sheet metal) 부품을 결합시킬 시에, 폴딩이나 로울러 폴딩이 종종 용접에 대한 우수한 대안으로서 이용된다. 로울러 폴딩은 워크피스 중 하나에 다른 워크피스 위로 돌출한 에지부(edge portion)가 제공되도록 하며, 상기 에지부는 다른 워크피스 상에서 폴딩되어 이에 대해 압박되어 다른 워크피스의 에지는 제 1 워크피스와 그것의 폴딩된 에지부 사이에서 수용된다. 이러한 작업 사이클 동안, 워크피스는 베드(bed)에 놓여 상기 베드에 대해 위치가 고정되고, 이로써 완성된 폴드의 유형을 규정한다.
제 1 워크피스의 에지부 상에서의 상술된 폴딩에 대하여, 에지부의 길이 방향으로 변위되는 로울러가 이용된다. 폴딩 동작 전에, 제 1 워크피스는 에지부 내부에 있는 워크피스 부분의 플레인(plane)에 대해서 대략 직각으로 또는 적어도 횡방향으로 돌출한 에지부를 포함한다. 일반적으로, 로울러는 에지부를 따라서 3개의 상이한 단계로 이동되어, 제 1 폴딩 단계에서 약 30°로 구부러지며, 제 2 폴딩 단계에서 추가로 약 30° 구부러진다. 그 다음의 최종 폴딩 단계는 워크피스의 표면 마무리가 결정되는 중요한 단계이다.
제 1 및 제 2 폴딩 단계는 폴딩 로울러와 워크피스의 에지부 사이의 상대적인 위치에서 정밀도에 대한 임의의 중요한 요구사항 없이 수행될 수 있다. 이것은 또한 폴딩 로울러와 에지부 사이에서 작용하는 압축력에 적용된다.
반면, 폴딩 동작의 최종 단계에 관해서, 이동의 정밀도에 대한 매우 높은 요구, 뿐만 아니라, 로울러에서 소정의 탄성력에 대한 요구가 있다. 게다가, 베드에 놓인 에지부 상의 로울러로부터의 압축력은 예를 들어, 워크피스의 단단하게 구부러진 "코너 영역(corner region)"에서 압축력이 감소되도록 에지부의 길이에 따라 변화하여야 하는데, 그 이유는 에지부가 상기 커브 영역에서 상당히 좁아야 하기 때문이다.
EP 577 876에는 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10을 각각 참조하여 로울러 폴딩하기 위한 장치가 기술된다. 이러한 두 실시예에서 공통점은 산업용 로봇이 2개의 주요 부품을 가진 말단 장치(end effector) 또는 폴딩 헤드(folding head)를 지닌다는 것이며, 여기서 하나의 주요 부품은 산업용 로봇에 접속되는 반면, 다른 주요 부품은 우선 워크피스 쪽으로 그리고 워크피스로부터 이동될 수 있다. 상기 구성은 서보 장치(servo apparatures)를 포함하는데, 상기 서보 장치에 의해 2개의 주요 부품의 상호 위치가 적절하게 제어되어, 워크피스에 대한 폴딩 로울러의 접촉부(abutment)에 탄성력을 변화시키거나 구현할 수 있다.
상술된 실시예는 폴딩 헤드에서의 주요 부품의 이동 가능한 상호접속부으로 인해 폴딩 로울러 및 그것의 이동 경로의 접촉력(abutment force)의 정밀도에 관한 심각한 결점을 겪는 것이 염려될 수 있다. 게다가, 폴딩 헤드는 당연히 매우 복잡하며 고가이다.
종래 기술의 부가적인 다른 결점은 장치가 원칙적으로 2개의 상이한 이동 메커니즘(movement mechanism), 즉, 폴딩 헤드를 변위시키기 위한 것 및 폴딩 헤드에서 폴딩 로울러를 변위시키기 위한 것을 포함한다는 사실에 있다. 이것은 로울러의 이동 경로에서 압축력 및 정밀도 둘 모두에 관해 정확도를 불완전하게 하는 2가지 소스가 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 도입부에서 제시된 프로세스를 명확화하여, 종래 기술의 방법 및 장치의 단점을 제거하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 복잡하고 고가의 전문가 장비를 이용하지 않으면서 연습으로 공정이 감소될 수 있는 프로세스를 구현하는 것이다. 게다가, 본 발명의 목적은 종래 기술에 비하여 정밀도 장점을 제공하는 프로세스를 구현하는 것이다.
도입부에 개시된 프로세스가 탄성이 이동 디바이스에 의해 발생되는 경우 본 발명의 기초를 형성하는 목적이 달성될 것이다.
이 특징의 결과로서, 장점은 무엇보다도 장치가 간단해진다는 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 이하에 더욱 상세하게 기술된다.
도 1은 프로세스를 효과적으로 수행하기 위하여 이용되도록 의도된, 산업용 로봇에 장착된 폴딩 헤드의 사시도.
도 2는 워크피스, 상기 워크피스가 놓인 베드, 및 폴딩 로울러의 부분적인 단면도.
도 3은 도 1의 화살표 C에 따른 방향에서 본 변경된 폴딩 헤드의 하부도.
본 발명은 산업용 로봇에 적용되는 예로서 이하에 기술된다. 그러나, 당연히, 본 발명은 제어 시스템을 가지고 있고, 워크피스와 폴딩 로울러 사이에 필요한 상대 이동 패턴(relative movement pattern)을 실현할 수 있는 임의의 다른 유형의 이동 디바이스 또는 머니퓰레이터(manipulator)에 적용될 수 있다. 그러므로, 이동 디바이스란 용어는 고정적으로 배치되는 폴딩 로울러에 대해 워크피스를 변위시키는 장치, 뿐만 아니라, 워크피스와 폴링 로울러 둘 모두가 이동하는 장치를 포함하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다.
도 1에서, 파선은 산업용 로봇에 포함된 이동 디바이스 또는 머니퓰레이터(1)를 나타내며, 상기 머니퓰레이터는 매우 복잡한 이동 경로를 따라 이동 가능하며 로봇이 핸들링되어야 할 때 말단 장치 또는 장비를 고정하기 위한 역할을 하는 산업용 로봇의 부분이다. 참조 번호(2 및 3)는 제 1 및 제 2 지지 부재에 관한 것이며, 여기서 제 1 또는 상부 지지 부재(2)는 적절한 고속 커플링 디바이스 또는 볼트 결합(bole union)에 의해 로봇의 머니퓰레이터(1)에 고정된다. 제 2 또는 하부 지지 부재(3)는 각 측에서 제 2 지지 부재에 관하여 회전 가능하게 저널링(journalling)되며 공통 축(5)에 대해서 회전되는 폴딩 로울러(4)를 지지한다. 폴딩 로울러(4)는 베드(13)(도 2) 상에 있고 폴딩되는 워크피스(12) 상의 에지부(10)에 접촉하여 압박하도록 의도된다. 그러므로, 폴딩 로울러는 폴딩 경로를 따라 이동할 것이다.
제 2 부재(3)는 제 1 지지 부재(2)에 대해 이동 가능하며, 특히, 제 1 축(5) 및 머니퓰레이터(1) 내의 제 1 지지 부재(2)의 앵커리지(anchorage)에서 거리를 두고 위치되는 제 2 축(6)을 중심으로 하여 제 1 지지 부재에 대해 피벗 가능하다. 이것은 제 2 지지 부재(3)가 제 2 축(6)을 중심으로 진자(pendulum) 선회 운동을 실행함으로써, 폴딩 로울러(4)가 워크피스 에지부(10) 쪽으로 그리고 워크피스 에지부(10)로부터 떨어져 이동되도록 할 수 있다는 것을 나타낸다.
제 1 지지 부재(2)에 대한 제 2 지지 부재(3)의 선회 능력은 제 2 지지 부재가 2개의 러그(lug) 사이에서 수용된다는 점에서 달성되는데, 상기 2개의 러그 중 하나(9)만 도면에 도시되어 있다. 베어링 샤프트(bearing shaft)(11)는 2개의 러그를 통하여 확장하며, 제 2 회전축(6)을 규정한다. 제 2 지지 부재(3)의 이동 영역은, 러그 둘 모두 및 제 2 부재(3) 내의 아치형의 구부러진 리세스를 통해서 확장되는 잠금 핀(locking pin)에 의해 제한된다.
2개의 지지 부재 사이에는, 공기용 입구(inlet)(16)를 갖는 고무 벨로스(rubber bellows)(15)가 배치된다.
벨로스의 내부로 압력을 통해 공기를 공급함으로써, 벨로스는 스프링으로서 기능하게 됨으로써, 폴딩 로울러(4)는 워크피스(12)에 대해서 계속해서 탄력적으로 압박될 수 있다.
그러나, 제 2 지지 부재(3)가 잠금 핀(14)에 대한 접촉부에 고정될 정도로 벨로스(15) 내의 압력을 증가시키는 것이 또한 가능하다. 이 상태에서, 폴딩 로울러(4)는 산업용 로봇의 머니퓰레이터(1)에 단단하게 상호 접속되고, 결과적으로 머니퓰레이터의 이동을 따르게 된다.
전술된 것으로부터, 벨로스가 높은 압력을 가져서, 폴딩 로울러와 머니퓰레이터 사이에서 이동이 발생하지 않는 동작 상태에서, 폴딩 로울러가 전체적으로 단단한 접속부(17)(도 2)에 의해 머니퓰레이터에 직접적으로 접속될 수 있다는 것이 명백해질 것이다.
워크피스(2)의 제조시에, 에지부(10)에 따른 라인이 제공되며, 그 라인은 도 2의 포인트(18)로 표시된다. 워크피스(2)의 주변에 따른 이 라인은 산업용 로봇 내의 제어 시스템에 전송되는 컴퓨터 파일에 기술된다. 결과적으로, 로봇은 폴딩 사이클의 실행시에 폴딩 로울러(4)보다 선행하는 경로를 알게 된다.
라인(18)에 대하여 폴딩 로울러(4)를 특정 방식으로 배치시키기 위하여, 주변 라인(19)이 폴딩 로울러 상에 규정되며, 이러한 주변 라인은 도 2에서 포인트(19)로 표시된다. 로봇의 제어 시스템을 이용함으로써 수행되는 재료 크기, 폴딩 폭 등에 응답하여 라인(18)에 대한 주변 라인(19)의 변위에 의해, 바람직한 상호 위치가 폴딩 로울러와 워크피스의 전체 주변에 따른 에지부(10) 사이에서 달성될 수 있다. 그러므로, 폴딩 로울러(4)는 에지부(10)에 따른 바람직한 폴딩 경로를 따르게 될 수 있다.
바람직한 폴딩 경로에 관해 산업용 로봇에게 제어 정보를 통지하는 다른 방법은 특정한, 좁은-에지 센서 로울러가 에지부(10) 또는 상기 에지부 부근에 위치된 베드(13)의 일부 중 하나를 따르도록 하여 이를 스캔하도록 하는 것일 수 있다. 이와 같이 스캔함으로써, 정보는 폴딩 로울러(4)가 그 다음에 동작에서 따르는 경로에 관해 산업용 로봇의 제어 시스템에 전송될 수 있다.
폴딩 동작, 및 특히 폴딩 동작 최종 단계가 그 다음에 수행되어야 할 때, 최종 결과가 바람직한 경우, 로봇 내로 프로그램된 바람직한 경로에 대해 폴딩 로울러(4)의 위치가 정정되어야 한다. 이러한 정정은 폴딩 경로에 따른 워크피스(12)에 대한 폴딩 로울러의 접합력의 변화, 및 폴딩 로울러에서의 탄성 스프링 이동 등을 포함한다.
본 발명의 따른 로봇이 구현하는 탄성은 수동이거나 능동일 수 있다.
수동 탄성은 나선형 스프링, 토션 스프링, 탄성 고무 요소, 가스 스프링 등과 같은 스프링 요소에 의해 달성되며, 워크피스에 대한 로울러(4)의 접촉을 감지할 필요가 없다.
능동 탄성은 워크피스에 대한 로울러(4)의 접촉력이 센서에 의해 감지될 수 있다는 개념을 토대로 한다. 그 후, 힘 발생 디바이스는 센서로부터의 출력 신호에 응답하여 워크피스(12)에 대해 다소 강제적으로 로울러(4)를 압박하여 로울러의 접촉력은 바람직한 레벨로 유지된다.
도 2에서, 에지부(10)는 워크피스(12)로부터 대략 직각으로 돌출되며, 워크피스(12)과 함께 폴딩되는 제 2 워크피스는 도면에서 생략되었다는 관측되어야 한다.
폴딩 사이클의 제 1 단계에서, 에지부(10)는 도 2에 직선으로 도시된 위치로 부터 폴딩되며, 이 경우에, 에지부(10)는 파선(20)으로 도시된 부분까지 워크피스(12)의 주요 부분의 내부 위로 약 30°구부러진다. 폴딩 사이클의 이러한 제 1 단계동안 정밀도 요구사항은 적은데, 그 이유는 폴딩 로울러(4)가 머니퓰레이터(1)에 대해 단단하게 고정되어 유지될 수 있기 때문이다.
폴딩 사이클의 제 2 단계는 에지부가 파선(20)으로 도시된 위치에서부터 대략 점선(21)으로 도시된 새로운 위치까지 폴딩될 때 수행된다. 또한, 폴딩 사이클의 제 2 단계 동안, 폴딩 로울러와 에지부(10) 사이의 상대적인 위치, 뿐만 아니라, 에지부에 대하여 폴딩 로울러로부터의 접촉력에 관하여, 정밀도에 대한 요구사항이 적다. 결과적으로, 제 2 단계 동안 폴딩 로울러(4)는 머니퓰레이터(1)에 관하여 단단하게 고정되어 유지될 수 있다.
도 1에 따른 폴딩 헤드를 이용하면, 이것은 폴딩 프로세스의 2가지 전술된 단계가 벨로스(15)에서 고압으로 수행되어, 하부 지지 부재(3)가 벨로스(15)에 의해 구현된 잠금 핀(14)에 대한 압박의 결과로서 위치적으로 고정된다는 것을 의미한다.
폴딩 사이클의 최종 단계의 완료, 즉, 파선(21)으로 도시된 위치에서부터 워크피스(12)의 주요 부분과 대략 평행한 위치까지의 에지부(10)의 폴딩, 및 제 2 워크피스(도 2에 도시되지 않음)에 대한 접촉 시에, 정밀도, 탄성 및 전력 제어에 대한 요구사항은 상당하다.
폴딩 사이클의 최종 단계, 즉, 최종 폴딩에서, 폴딩 로울러(4)는 워크피스(12)에 따른 경로에서 워크피스(12)에 대한 탄성 압박력(urging force)에 의해 이동된다. 발생할 수 있는 이동 경로에서의 이와 같은 부정확성을 보상하기 위하여, 폴딩 로울러(4)가 에지부(10) 쪽으로 그리고 에지부(10)로부터 떨어져 스프링(spring)할 수 있어야 한다. 본 발명에 따르면, 이러한 탄성 기능은 산업용 로봇에서 실현된다. 이와 같은 예에서, 에지부(10)에 대한 폴딩 로울러의 압박력은 산업용 로봇에 일체화되거나 산업용 로봇에 포함되는 센서에 의해 감지된다. 이 센서로부터의 출력 신호는 산업용 로봇의 제어 시스템에 공급되어, 이동 디바이스가 포함된 산업용 로봇은 필요한 탄성 능력을 실현할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 워크피스(12)에 대한 폴딩 롤러의 접촉력을 측정하는데 이용되는 센서는 로봇에 포함된 하나 이상의 구동 모터(drive motor)이다. 이것은 일정 전압으로 구동 모터에 공급되는 전류를 감지함으로써 가능해 진다.
본 발명의 다른 실시예에서, 폴딩 로울러(4)와 로봇의 전력 발생 디바이스, 즉, 로봇의 구동 모터 사이에 확실히 위치하고 있는 특정 센서가 이용된다. 한 실시예에서, 이 센서는 폴딩 헤드와 머니퓰레이터(1) 간의 인터페이스에 위치된다.
그러나, 도 1에 따른 한 실시예에서, 벨로스(15)는 또한 로봇의 제어 시스템으로의 신호를 보내기 위한 센서로서 이용될 수 있고, 이로써 필요한 탄성이 달성되는 방식으로 로봇의 구동 모터를 제어한다. 벨로스의 내부 압력이 높게 제공되는 경우, 벨로스는 대체로 더 이상 스프링으로서 기능을 하지 않지만, 잠금 핀(14)에 대한 멈춤(stop) 위치로 제 2 지지 부재(3)를 압박하지 않고, 벨로스의 입구(16)가 닫히면, 벨로스(15)의 내부 압력이 감지되어 로봇의 제어 시스템으로의 입력 신호로서 이용될 수 있다.
도 3은 적어도 최종 단계 동안 양호한 정밀도가 제공되도록 설계되는 변경된 폴딩 헤드를 도시한다. 폴딩 헤드는 폴딩 로울러(4) 이외에, 베드(13) 상의 가이드(guide) 경로(23)를 따르도록 설계되는 가이드 로울러(22)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 가이드 로울러(22)는 폴딩 헤드의 수직 방향으로 움직이며, 폴딩 헤드(4)가 최종 폴딩 동안 워크피스 쪽으로 그리고 워크피스로부터 떨어져 탄성으로 이동하는 방향에 대체로 평행한 회전축(24)을 갖는다. 가이드 경로(23) 및 가이드 로울러(22)의 도시된 방향은 폴딩 로울러(4)가 생성되는 프로세스에 있는 폴드의 측면 방향에서 매우 정확하게 가이드된다는 것을 의미한다.
도 3에 따른 실시예에서, 가이드 로울러(22)는 플라스틱 또는 고무 재료와 같은 탄력적인 가축성(yieldable) 또는 탄성 재료의 코팅을 갖는 동작 경로를 가질 수 있다.

Claims (5)

  1. 폴딩 로울러(4)가 제어 시스템을 가지고 있는 이동 디바이스에 의해 워크피스(12)에 따른 경로에서 상기 워크피스(12)에 대해 탄성 압박력으로 이동되는 로울러 폴딩 프로세스에 있어서,
    상기 탄성은 상기 이동 디바이스에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 로울러 폴딩 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압박력은 상기 이동 디바이스에 일체화되거나 상기 이동 디바이스에 포함되는 센서로 감지되며, 상기 센서로부터의 출력 신호는 상기 제어 시스템에 공급되는 것을 특징으로 하는 로울러 폴딩 프로세스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이동 디바이스에 포함된 하나 이상의 구동 모터가 센서로서 이용되는 것을 특징으로 하는 로울러 폴딩 프로세스.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴딩 로울러(4)와 상기 이동 디바이스 사이에 확실하게 배치되는 별도의 센서가 센서로서 이용되는 것을 특징으로 하는 로울러 폴딩 프로세스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴딩 로울러(4)는 적어도 폴딩 사이클의 최종 단계, 최종 폴딩 동안, 생성되는 폴드의 측면 방향으로 가이드되며, 가이드 로울러(22)는 상기 워크피스(12)가 있는 베드(13) 상의 가이드 경로(23)를 따르게 되는 것을 특징으로 하는 로울러 폴딩 프로세스.
KR1020017013306A 1999-04-19 2000-03-20 결합 프로세스 KR100655541B1 (ko)

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