KR101209608B1 - 변속기용 기어 조립 시스템 - Google Patents

변속기용 기어 조립 시스템 Download PDF

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KR101209608B1
KR101209608B1 KR1020100112324A KR20100112324A KR101209608B1 KR 101209608 B1 KR101209608 B1 KR 101209608B1 KR 1020100112324 A KR1020100112324 A KR 1020100112324A KR 20100112324 A KR20100112324 A KR 20100112324A KR 101209608 B1 KR101209608 B1 KR 101209608B1
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Abstract

본 발명은 제1운반용 팔레트에 의해 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리를 공급, 이송 및 빈 제1운반용 팔레트를 배출시키는 서브라인; 제2운반용 팔레트에 의해 내부에 트랜스퍼 기어 어셈블리가 장착된 변속기케이스를 공급, 이송 및 배출시키는 메인라인; 제1그립퍼와 제2그립퍼를 가지며, 상기 제1 및 제2그립퍼에 의해 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리를 그립핑하여 변속기케이스의 내부에 조립하는 양팔로봇; 및 상기 양팔로봇의 작동을 제어하는 로봇컨트롤러;를 포함하고, 상기 양팔로봇을 이용하여 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리를 변속기케이스에 동시에 자동으로 조립함으로써, 생산성을 향상시키고 기존의 수작업 조립에 따른 작업자의 근골격계 질환을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템을 제공한다.

Description

변속기용 기어 조립 시스템{System for assembling gear of transmission}
본 발명은 변속기용 기어 조립 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양팔로봇을 이용하여 변속기 기어를 자동으로 조립할 수 있는 변속기용 기어 조립 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 수많은 부품의 결합으로 이루어지는 바, 자동차 생산라인은 각각 특징이 있는 부분, 예컨대 프레임부분, 바디부분, 구동부분, 변속부분 등을 나누어 전문화된 조립라인을 구축함으로써, 생산성을 높이도록 하고 있다.
한편 상기 변속부분은 자동차의 엔진으로부터 발생된 회전력이나 회전속도를 자동차의 주행속도에 맞추어 바꾸어주는 변속기 및 차량의 선회시 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 회전수를 변화시켜 차량의 원활한 방향전환이 가능토록 하는 디퍼렌셜 어셈블리를 조립하는 공정을 포함하고 있다.
도 1은 변속기 본체에 조립되는 디퍼렌셜 어셈블리(68) 및 OP 어셈블리(63)의 분해도 및 조립도로서, 디퍼렌셜 어셈블리(68)는 변속기 케이스에 삽입되되, 디퍼렌셜 기어(69)는 OP 어셈블리(63)의 상부에 위치한 아웃풋 샤프트 기어(64)(Out foot shaft gear)와 맞물리고, 상기 OP 어셈블리(63)의 하부에 위치한 트랜스퍼 드리븐 기어(65)는 트랜스퍼 기어에 맞물리도록 설치된다.
이때, 상기 아웃풋 샤프트 기어(64)와 트랜스퍼 드리븐 기어(65)는 동일축에 설치되고, 상기 OP 어셈블리(63)는 하나의 모듈로 미리 조립되어, 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 함께 서브라인을 통해 공급된다.
그리고, 상기 트랜스퍼기어는 변속기케이스(76)에 미리 장착되어 있다.
상기 디퍼렌셜 어셈블리(68) 및 OP 어셈블리(63)의 조립공정을 살펴보면, 트랜스퍼기어가 장착된 변속기본체는 메인 라인을 통해 운반되며, 작업자는 수작업에 의해 파킹 스프래그 샤프트(81), 파킹 스프래그 스프링(80) 및 파킹 스프래그(79) 등의 파킹기구를 변속기케이스(76)에 먼저 삽입한다.
그 다음, 작업자가 상기 OP 어셈블리(63)의 트랜스퍼 드리븐 기어(65)를 트랜스퍼 기어와 치합되도록 조립한 후, 디퍼렌셜 기어(69)를 아웃풋 샤프트 기어(64)와 치합되도록 결합한다.
이때, 트랜스퍼 기어, 아웃풋 샤프트 기어(64), 디퍼렌셜 기어(69)는 각각 헬리컬 기어로서 측면의 기어치가 경사지게 형성되어 있어서, 상기 기어치가 서로 맞물리게 결합하기 위해 예를 들면 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 베어링부를 손으로 잡고 비스듬하게 기울인 다음, 디퍼렌셜 기어(69)를 손의 감각으로 미세하게 조정하여 아웃풋 샤프트기어와 맞물리게 결합한다.
그 다음, 상기 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 베어링부 상단과, 아웃풋 샤프트 기어(64) 상단에 각각 베어링 레이스(72)를 끼워 고정한다.
도 1에서 미설명 도면부호 71은 니들베어링이다.
그러나 트랜스퍼 기어, 아웃풋 샤프트 기어(64), 디퍼렌셜 기어(69)를 서로 맞물리게 조립하는 작업은 작업자마다 다르지만 일정 수준에 이르기까지 어느 정도의 숙련도가 요구되며, 조립하는데 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
또한, 상기 작업자에 의해 상기 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 기어(69)를 조립하는 경우, 작업자가 10~15㎏으로 고중량인 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 반복하여 조립함에 따라 작업자의 근골격계 질환을 유발하는 문제점과 함께 안전사고의 위험이 높으며 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
아울러, 작업자가 고중량의 디퍼렌셜 어셈블리의 트랜스퍼 기어와 아웃풋 샤프트 기어 등을 서로 맞물리게 직접 조립하다가 실수로 기어의 치찍힘 현상이 종종 발생하여 품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 양팔로봇을 이용하여 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리를 자동으로 조립함으로써, 작업자의 실수로 발생되는 치찍힘 현상을 예방하여 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 생산성을 향상시킬 수 있고, 기존의 수작업으로 기어를 조립함에 따른 작업자의 근골격계 질환을 예방할 수 있는 변속기용 기어 조립 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
제1운반용 팔레트에 의해 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리를 공급, 이송 및 빈 제1운반용 팔레트를 배출시키는 서브라인; 제2운반용 팔레트에 의해 내부에 트랜스퍼 기어 어셈블리가 장착된 변속기케이스를 공급, 이송 및 배출시키는 메인라인; 제1그립퍼와 제2그립퍼를 가지며, 상기 제1 및 제2그립퍼에 의해 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리를 그립핑하여 변속기케이스의 내부에 조립하는 양팔로봇; 및 상기 양팔로봇의 작동을 제어하는 로봇컨트롤러;를 포함하고, 상기 양팔로봇을 이용하여 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리를 변속기케이스에 동시에 자동으로 조립함으로써, 생산성을 향상시키고 기존의 수작업 조립에 따른 작업자의 근골격계 질환을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템을 제공한다.
특히, 상기 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리의 조립상태를 모니터링 하고, OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리의 기어 형상을 확인하기 위해,
상기 서브라인과 메인라인의 옆에 배치된 비전포스트; 상기 비전포스트의 상단부에 설치되어, 상기 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리와 변속기케이스의 내부를 촬영하는 비전카메라; 및 상기 비전카메라의 작동을 제어하고, 상기 로봇컨트롤러과 송수신하여 로봇의 작동을 협조제어하는 비전컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1그립퍼는 OP 어셈블리를 그립핑하기 위해 하단에 후크부를 가지는 제1조; 상기 제1조를 동시에 좌우방향으로 작동시키기 위한 제1척 실린더; 및 하부에 상기 제1척 실린더와 제1조가 장착되고, 상기 양팔로봇의 몸체부 한쪽 측면 단부에 제1그립퍼를 장착하는 제1로봇마운팅브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1그립퍼는 OP 어셈블리의 센터링을 보정하기 위해, 상기 제1조의 상부 중앙에 상하방향으로 배치되고, 상기 OP 어셈블리의 상단부의 홈부에 삽입되어 OP 어셈블리의 센터링을 보정하는 제1센터링패드; 상기 제1로봇마운팅브라켓의 일측에 장착되고, 상기 제1센터링패드를 하단에 장착하여 상하방향으로 이동시키는 센터링 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1조의 후크부의 단부에 V홈부가 형성되어, 상기 V홈부에 의해 OP 어셈블리의 아웃풋 샤프트 기어의 하단부가 걸리는 것을 특징으로 한다.
상기 OP 어셈블리 및 디퍼렌셜 어셈블리의 상단부에 장착되는 베어링 레이스를 클램핑하기 위해 상기 제1조의 앞쪽면에 설치되고, 상기 베어링 레이스의 외주면을 감싸도록 원형의 곡면을 가지는 제1클램핑패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 OP 어셈블리의 상단부에 장착되는 베어링 레이스의 전복을 방지하기 위해, 상기 제1조의 뒤쪽면에 장착되고, 상단부에 수평판이 OP 어셈블리의 반경방향으로 돌출형성되어 이 수평판에 의해 OP 어셈블리의 베어링 레이스가 걸려서 뒤집히는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2그립퍼는 디퍼렌셜 어셈블리를 그립핑하기 위해 하단에 제2클램핑 패드가 장착된 제2조; 상기 제2조를 동시에 좌우방향으로 작동시키기 위한 제2척 실린더; 상기 제2척 실린더의 저면 중심부에 설치된 센터링브라켓; 상기 센터링브라켓의 하부에 센터링샤프트로 결합되어, 디퍼렌셜 어셈블리의 상단부에 장착되는 베어링 레이스를 눌러 고정시키는 레이스 푸셔; 및 하부에 상기 제2척 실린더와 제2조가 장착되고, 상기 양팔로봇의 몸체부 다른쪽 측면 단부에 제2그립퍼를 장착하는 제2로봇마운팅브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이스 푸셔는 디퍼렌셜 어셈블리의 상단부의 센터링을 보정하기 위해 상기 센터링샤프트의 하단에 반경방향으로 일체로 형성되고, 상기 레이스 푸셔의 상단 중심부 내측에 삽입되어 걸려지도록 된 제2센터링패드; 및 상기 레이스 푸셔의 상단 중심부 내측과 제2센터링패드 사이에 삽입 설치되어, 제2센터링패드를 상하이동가능하게 탄성지지하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 변속기용 기어 조립 시스템의 장점을 설명하면 다음과 같다.
1. 양팔로봇이 사람을 대신하여 자동으로 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리를 변속기케이스 내부에 조립함으로써, 작업자의 실수로 발생되는 치찍힘 현상을 예방하여 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 중량물인 변속기 기어를 수작업으로 조립함으로 인해 발생되었던 작업자의 근골격계 질환을 방지할 수 있고, 기어 조립시 작업시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
2. 상기 비전시스템을 통하여 양팔로봇의 자동조립과정을 모니터링할 수 있고, 비전컨트롤러와 로봇컨트롤러에 의해 양팔로봇을 협조제어함으로써, 양팔로봇의 작업공정을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 기어 조립 전과정을 영상사진에 의해 확인하여 양산시 조립작업의 불량률을 최소화할 수 있다.
3. 기존의 사람이 하던 것을 양팔로봇이 대신함으로써, 노동력을 절감하여 중량물 조립에 따른 작업자의 작업 기피현상과, 저출산과 노동인력 부족 현상에 대한 문제에 적극 대응할 수 있다.
도 1은 종래의 수작업에 따른 OP 어셈블리 조립공정과 디퍼렌셜 어셈블리 조립 공정을 보여주는 사진 및 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 변속기용 기어 조립 시스템의 사시도
도 3은 도 2에서 제1운반용 팔레트를 보여주는 사시도
도 4는 도 3에서 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리가 제1운반용 팔레트에 장착된 모습을 보여주는 사시도
도 5는 도 2에서 제2운반용 팔레트를 보여주는 사시도
도 6은 도 5에서 변속기케이스가 제2운반용 팔레트에 장착된 모습을 보여주는 사시도
도 7은 도 6에서 변속기케이스에서 트랜스퍼기어 어셈블리가 분해된 모습을 보여주는 사시도
도 8은 도 2에서 변속기용 기어조립을 하는 양팔로봇의 사시도
도 9는 도 8에서 양팔로봇이 양팔을 쭉 편 모습을 보여주는 평면도
도 10은 도 8에서 양팔로봇의 사시도
도 11은 도 2에서 OP 어셈블리용 제1그립퍼의 사시도
도 12는 도 11의 제1그립퍼가 베어링 레이스를 클램핑하는 모습을 보여주는 사시도
도 13은 도 2에서 디퍼렌셜 어셈블리용 제2그립퍼의 사시도
도 14는 본 발명에 따른 비전시스템을 설명하기 위한 개략도
도 15는 도 2에서 비전포스트에 비전카메라가 장착된 모습을 보여주는 사시도
도 16은 도 14의 비전카메라에 의해 촬영된 모습을 보여주는 사진
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 조립공정을 보여주는 블럭도
도 18은 본 발명에 따른 양팔로봇이 그립핑하는 모습을 보여주는 사시도
도 19는 본 발명에 따른 제1그립퍼에 의해 OP 어셈블리를 그립핑하는 모습을 보여주는 작동상태도
도 20은 도 19에서 OP 어셈블리가 그립핑된 모습을 보여주는 정면도
도 21는 본 발명에 따른 제2그립퍼에 의해 디퍼렌셜 어셈블리를 그립핑하는 모습을 보여주는 작동상태도
도 22는 도 21에서 디퍼렌셜 어셈블리가 그립핑된 모습을 보여주는 사시도
도 23은 본 발명에 따른 양팔로봇이 기어를 조립하는 모습을 보여주는 사시도
도 24는 도 2에서 양팔로봇에 의해 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리가 변속기 케이스에 조립된 상태를 보여주는 사시도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 변속기용 기어 조립 시스템의 사시도이다.
본 발명은 기존의 수작업으로 변속기용 기어어셈블리를 조립하지 않고, 양팔로봇(10)을 이용하여 기어조립을 자동화함으로써, 작업자가 별도의 숙련도가 필요없고 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 작업자의 근골격계의 질환을 예방할 수 있는 변속기용 기어 조립 시스템에 관한 것이다.
상기 변속기용 기어 조립 시스템은 헬리컬 기어를 실질적으로 조립하는 양팔로봇(10)과, 기어의 위상 및 헬리컬 기어가 정상적으로 조립되었는지 여부를 확인하는 비전시스템(82)을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 양팔로봇(10)은 기존의 사람이 하던 작업을 대신하기 위해 메인라인(53)과 서브라인(49) 사이에 위치하고, 서브라인(49)을 통해 야웃풋 샤프트 어셈블리(Outfoot shaft assembly;통상 OP 어셈블리(63)로 약칭함)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)가 공급, 이동 및 배출되고, 메인라인(53)을 통해 트랜스퍼 기어(78)가 장착된 변속기케이스(76)가 공급, 이송 및 배출된다.
상기 서브라인(49)은 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)를 운반하는 컨베이어 장치로서, 양팔로봇(10)의 뒤쪽에 메인라인(53)에 대하여 세로방향으로 배치되어 상기 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)를 제1운반용 팔레트(54)에 안착시켜 공급하는 제1서브라인(50)과; 상기 제1서브라인(50)에서 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)를 공급받아 양팔로봇(10)의 작업반경내로 운반하는 제2서브라인(51)과; 상기 제2서브라인(51)에서 빈 팔레트를 받아 배출시키며 제1서브라인(50)으로 순환시키는 제3서브라인(52)으로 구성된다.
첨부한 도 3은 도 2에서 제1운반용 팔레트를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3에서 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리가 제1운반용 팔레트에 장착된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제1운반용 팔레트(54)는 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 제1 내지 제3서브라인(50~52)에 의해 운반하는 매개체 역할을 하고, 상기 제1운반용 팔레트(54)에는 제1 내지 제3고정지그(55~57)가 설치되어 있다.
상기 제1고정지그(55)의 내부에는 2개의 끼움홈(58)이 상하방향으로 간격을 두고 형성되고, 2개의 베어링 레이스(72)가 상부 끼움홈(58)과 하부 끼움홈(58)에 삽입 장착된다.
이때, 상기 끼움홈(58)은 원형의 계단식으로 형성되어, 베어링 레이스(72)의 가장자리부가 끼움홈(58)에 걸쳐지도록 되어 있고, 직경이 다른 끼움홈(58)이 상부와 하부에 여러개 형성되어 다른 차종의 베어링 레이스(72)를 그 크기에 맞게 장착할 수 있다.
상기 제2고정지그(56)는 제1운반용 팔레트(54)에 상방향으로 돌출된 한쌍의 제1지지부(60)와, 상기 제1지지부(60) 사이에 돌출형성된 제1고정돌기(59)로 구성되고, 상기 OP 어셈블리(63)의 하단부 가장리부는 상기 제1지지부(60)에 의해 안착되고, OP 어셈블리(63)의 중심축의 홈부는 제1고정돌기(59)에 삽입되어 안착고정된다.
상기 제3고정지그(57)는 제1운반용 팔레트(54)에 상방향으로 돌출된 한쌍의 제2지지부(62)와, 상기 제2지지부(62) 사이에 돌출형성된 제2고정돌기(61)로 구성되고, 상기 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 하단부는 상기 제2지지부(62) 위에 안착되고, 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 중심축의 홈부는 제2고정돌기(61)에 의해 삽입되어 안착고정된다.
상기 메인라인(53)은 트랜스퍼 기어(78)가 기 장착된 변속기 케이스를 운반하는 컨베이어 장치로서, 양팔로봇(10)의 앞쪽에 일직선으로 배치되고, 컨베이어 장치의 상부에 다수의 제2운반용 팔레트(73)가 놓여 일직선으로 운반된다.
첨부한 도 5는 도 2에서 제2운반용 팔레트를 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5에서 변속기케이스가 제2운반용 팔레트에 장착된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6에서 변속기케이스에서 트랜스퍼기어 어셈블리가 분해된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제2운반용 팔레트(73)의 각 모서리부에는 거치대(74)가 상방향으로 형성되고, 상기 거치대(74) 중 일부의 거치대(74)의 상단부에는 걸림돌기(75)가 형성되어 변속기의 모서리부가 걸려지면서 안착 고정된다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상기 트랜스퍼 기어 어셈블리(77)는 이전 공정에서 변속기케이스(76)에 조립된 상태로 메인라인(53)을 통해 공급된다.
상기 트랜스퍼 기어(78)가 장착된 변속기 케이스는 운반용 팔레트에 안착되어 컨베이어 장치에 의해 정지 및 이동을 반복한다.
상기 제1 내지 제3고정지그(55~57)에 의해 1운반용 팔레트에 안착된 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)는 서브라인(49)의 컨베이어장치에 의해 정지와 이동을 반복한다.
예를 들면, 상기 양팔로봇(10)이 기어 조립을 위해 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)를 서브라인(49)에서 그립핑하는 동안에는 서브라인(49)의 컨베이어 장치가 잠시 정지되고, 양팔로봇(10)이 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)를 운반하여 메인라인(53)의 변속기케이스(76)에 조립하는 동안에는 메인라인(53)이 잠시 정지된다.
또한, 상기 양팔로봇(10)이 메인라인(53)에서 기어를 조립하는 동안에 서브라인(49)의 컨베이어 장치는 다시 새로운 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)를 운반용 팔레트에 의해 양팔로봇(10)의 작업반경 내로 이동시키고, 양팔로봇(10)이 서브라인(49)에서 디펄렌셜 어셈블리와 OP 어셈블리(63)를 그립핑하는 동안에 메인라인(53)의 컨베이어장치는 다시 새로운 트랜스퍼 기어(78)가 장착된 변속기케이스(76)를 이동시킨다.
상기 메인라인(53)과 서브라인(49)의 컨베이어 장치는 구동력을 제공하는 모터와, 모터의 구동력을 전달하는 컨베이어 벨트 및 컨베이어 벨트를 이동시키는 회전축 등을 포함할 수 있다.
첨부한 도 8은 도 2에서 변속기용 기어조립을 하는 양팔로봇의 사시도이고, 도 9는 도 8에서 양팔로봇이 양팔을 쭉 편 모습을 보여주는 평면도이고, 도 10은 도 8에서 양팔로봇의 사시도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 양팔로봇(10)은 메인라인(53)과 서브라인(49) 사이에 배치된 작업대(48) 위에 설치되고, 서브라인(49)의 제1운반용 팔레트(54)에 의해 대기하고 있는 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 제1그립퍼(26)와 제2그립퍼(37)에 의해 그립핑, 운반 및 조립작업을 한다.
상기 양팔로봇(10)에서 서브라인(49) 건너편과 양팔로봇(10)의 앞쪽에는 비전카메라(83)가 설치된 제1 및 제2비전포스트(93,94)가 배치된다.
또한, 상기 양팔로봇(10)에서 메인라인(53) 건너편에는 로봇컨트롤러(92)와 비전컨트롤러(90)가 배치되어 있다.
상기 로봇컨트롤러(92)는 양팔로봇(10)의 전반적인 작동을 제어하고, 비전컨트롤러(90)는 비전카메라(83)의 작동을 제어하고, 비전카메라(83)에 의해 촬영된 자료를 전송받아 컴퓨터 모니터 등에 사진을 표시한다.
도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 양팔로봇(10)은 몸체부(11)와, 몸체부(11)의 오른쪽과 왼쪽 측면에 제1 및 제2숄더부(12,13)와, 상기 제1 및 제2숄더부(12,13)와 연결되는 제1 및 제2아암부(14,15)와, 상기 제1 및 제2아암부(14,15)와 연결되는 제1 및 제2핸드부(24,25)와, 상기 제1 및 제2핸드부(24,25)에 각각 장착된 제1 및 제2그립퍼(26,37)로 구성된다.
상기 제1숄더부(12)는 몸체부(11)의 오른쪽에 연결되고, 몸체부(11)와 연결되는 부위에서 제1회전축을 중심으로 360도 회전가능하다.
상기 제1아암부(14)는 제1숄더부(12)와 연결되는 제1상부아암부(16)와, 상기 제1상부아암부(16)의 하단에 연결되는 제1하부아암부(20)로 구성된다.
이때 상기 제1상부아암부(16)의 상단부는 제1숄더부(12)와 연결되는 부위에서 제1힌지축에 의해 힌지결합되어, 제1상부아암부(16)가 몸체쪽으로 오므려지거나 몸체 반대쪽으로 펴진다.
또한, 제1상부아암부(16)는 그 중간부에서 아래쪽으로 배치된 제1상부아암회전부(18)를 가지며, 상기 제1상부아암회전부(18)는 제1상부아암부(16)와 연결되는 부위에서 제2회전축을 중심으로 제자리에서 360도 회전가능하다.
상기 제1하부아암부(20)는 제1상부아암회전부(18)와 연결되는 부위에서 제2힌지축에 의해 힌지결합되어 몸체쪽으로 오므려지거나 몸체 반대쪽으로 펴지도록 작동된다.
또한, 상기 제1하부아암부(20)는 그 중간부에서 아래쪽으로 배치된 제1하부아암회전부(22)를 가지며, 상기 제1하부아암회전부(22)는 제1하부아암부(20)와 연결되는 부위에서 제3회전축을 중심으로 제자리에서 360도 회전가능하다.
상기 제1핸드부(24)는 제1하부아암회전부(22)와 연결되는 부위에서 제3힌지축에 의해 힌지결합되어, 오므려지거나 펴지도록 작동된다.
또한, 상기 제1핸드부(24)의 하단부에는 후술하는 제1그립퍼(26)가 장착되며, 상기 제1그립퍼(26)는 제4회전축을 중심으로 360도 회전가능하다.
상기 제2숄더부(13)는 몸체부(11)의 왼쪽에 연결되고, 제2상부아암부(17), 제2하부아암부(21), 및 제2핸드부(25)는 제1상부아암부(16), 제1하부아암부(20), 제1핸드부(24)와 각각 동일한 구성을 가지며, 몸체부(11), 제2숄더부(13), 제2상부아암부(17), 제2하부아암부(21) 및 제2핸드부(25)도 오른쪽 팔과 동일한 구조로 된 제1 내지 제4회전축과 제1 내지 제3힌지축에 의해 각각 연결되어 작동된다.
이와 같이 오른쪽 팔과 왼쪽 팔은 각각 제1 내지 제4회전축과 제1 내지 제3힌지축을 가지며 각각 7개의 축으로 연결되어 자유자재로 작동되고, 몸체부(11)의 하단부는 작업대(48)에 설치된 고정블럭에 제8회전축을 중심으로 360도 회전가능하게 지지된다.
다시말해서 상기 양팔로봇(10)은 오른쪽 팔과 왼쪽 팔에 각각 7개의 축, 그리고 몸체부(11)에 1개의 축, 총 15개의 축을 가진다.
상기 양팔로봇(10)의 오른쪽 팔은 서브라인(49)의 운반용 팔레트에서 OP 어셈블리(63)(아웃풋 샤프트 기어(64) 포함)를 그립핑하고, 이의 왼쪽 팔은 서브라인(49)의 운반용 팔레트에서 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑하여 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 동시에 메인라인(53)으로 이동시키고, 메인라인(53)의 변속기케이스(76)에 상기 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 조립한다.
상기 몸체부(11), 오른쪽 팔의 제1숄더부(12), 제1상부아암부(16), 제1상부아암회전부(18), 제1하부아암부(20), 제1하부아암회전부(22), 제1핸드부(24), 그리고, 왼쪽 팔의 제2숄더부(13), 제2상부아암부(17), 제2상부아암회전부(19), 제2하부아암부(21), 제2하부아암회전부(23), 제2핸드부(25)는 각각 별개로 서보모터를 장착하여 로봇컨트롤러(92)에 의해 제어되며, 독립적으로 작동되어 양팔 및 몸체부(11)를 다양한 각도로 회전 및 이동할 수 있다.
도 11은 도 2에서 OP 어셈블리용 제1그립퍼의 사시도이고, 도 12는 도 11의 제1그립퍼가 베어링 레이스를 클램핑하는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 상기 양팔로봇(10)의 제1그립퍼(26)는 아웃풋 샤프트 기어(64)가 장착된 OP 어셈블리(63)를 그립핑하기 위한 장치로서, 실질적으로 아웃풋 샤프트기어가 장착되는 OP 어셈블리(63)의 샤프트를 그립핑하는 한쌍의 제1조(28)(JAW)와, 아웃풋 샤프트 기어(64)의 베어링 레이스(72)를 클램핑하는 제1클램핑패드(31)를 포함한다.
상기 제1그립퍼(26)는 제1로봇마운팅브라켓(27)에 의해 제1핸드부(24)의 하단에 장착되고, 제4회전축을 중심으로 360도 회전가능하다.
상기 제1조(28)는 하부에 갈고리 형상으로 형성된 후크부(28a)를 가지고, 상기 후크부(28a)의 단부에 V홈부(28b)가 형성되어, 상기 V홈부(28b)에 의해 OP어셈블리의 축을 안정적으로 그립핑할 수 있고, 아웃풋 샤프트 기어(64)의 하단부가 V홈부(28b)에 걸려 OP 어셈블리(63)의 추락을 방지할 수 있다.
상기 한쌍의 제1조(28)는 제1척 실린더(29)(CHUCK CYLINDER)에 의해 좌우방향으로 동시에 이동하여, 서로 좁혀지면서 아웃풋 샤프트 기어(64)의 아래부분인 OP 어셈블리(63)의 축부를 그립핑하고, 반대로 서로 넓어지면서 그립핑을 해제시킨다.
이때, 상기 제1척 실린더(29)는 제1로봇마운팅브라켓(27)의 하부에 체결되고, 상기 제1척 실린더(29)의 하부 양측에 제1조(28)가 좌우방향으로 이동가능하게 장착된다.
상기 제1척 실린더(29)의 내부에는 양쪽의 제1조(28)에 각각 연결되는 연결부(30)를 가지며, 캠방식에 의해 작동되어 상기 연결부(30)를 매개로 양쪽의 제1조(28)를 동시에 좌우방향으로 이동시키면서 동시에 서로 좁히거나 벌릴 수 있다.
상기 제1클램핑패드(31)는 제1조(28)의 앞쪽면에 체결된 패드몸체(32)와, 패드몸체(32)에서 반대편 클램핑패드쪽으로 돌출형성되고 끝단면에 일정한 반경을 가지는 곡면이 형성된 돌출부(33)로 구성된다.
상기 제1조(28)가 서로 좁혀지면 제1조(28)의 앞쪽면에 체결된 제1클램핑패드(31)의 돌출부(33)가 서로 좁혀지면서 제1운반용 팔레트(54)의 고정지그에 안착된 베어링 레이스(72)를 클램핑한다.
여기서, 상기 양팔로봇(10)은 OP 어셈블리(63)를 그립핑하기 전에 베어링 레이스(72)를 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상부에 먼저 삽입 조립한 후 운반용 팔레트에 안착된 OP 어셈블리(63)를 그립핑한다.
도 12에 도시한 바와 같이, 상기 베어링 레이스(72)를 그립핑하기 위해 양팔로봇(10)은 OP 어셈블리(63)의 그리핑과 다르게 오른쪽 팔의 제1핸드부(24)를 제1하부아암회전부(22)와 동일축선상으로 회전시켜 제1그립퍼(26)를 제1운반용 팔레트(54)와 평행하게 눕힌 상태로 움직인 다음, 제1클램핑패드(31)에 의해 베어링 레이스(72)를 그립핑한다.
상기 OP 어셈블리(63)는 축(SHAFT)과, 상기 축의 상부에 장착된 아웃풋 샤프트 기어(64)와, 상기 축의 하부에 장착된 트랜스퍼 드리븐 기어(65)로 구성된다.
그리고, 상기 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상부에는 다수의 니들베어링(71)이 설치되어 있고, 베어링 레이스(72)가 니들베어링(71)의 외측부를 감싸서 지지한다.
상기 양팔로봇(10)의 제1그립퍼(26)가 아웃풋 샤프트를 그립핑한 상태에서 예를 들면 고속으로 이송시 상기 베어링 레이스(72)가 상방향으로 빠지는 것을 방지하기 위해 제1조(28)의 뒤쪽면에 레이스 전복방지브라켓(34)이 각각 체결된다.
상기 레이스 전복방지브라켓(34)은 ㄱ자 형상의 판 구조로서, 제1조(28)의 뒤쪽면에 접하면서 체결된 수직판(34a)과, 수직판(34a)의 상단에서 반대쪽 레이스 전복방지브라켓방향으로 돌출형성된 수평판(34b)으로 구성된다.
상기 수평판(34b)은 제1조(28)의 뒤면에서 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상부에 반경방향으로 돌출되어, 양팔로봇(10)이 OP어셈블리를 고속으로 이송하다가 갑자기 속도를 감속하거나 멈추는 경우에 베어링 레이스(72)가 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상부에서 관성력에 의해 상방향으로 들려지는 것을 상기 수평판(34b)이 막아준다.
상기 제1로봇마운팅브라켓(27)의 상부에는 센터링 실린더(35)가 장착되고, 센터링 실린더(35)의 피스톤로드측에 제1센터링패드(36)가 장착되어, 센터링 실린더(35)가 하방향으로 작동하면 이의 피스톤로드측에 장착된 제1센터링패드(36)가 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상부에 형성된 홈부에 삽입됨으로써, 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상단 중심부가 제1센터링패드(36)에 의해 가압고정된다.
이때, 상기 아웃풋 샤프트기어의 축은 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상단부가 상기 제1센터링패드(36)에 의해 중심이 잡히고, 제1그립퍼(26)의 그립핑 시 제1조(28)의 V홈부(28b)에 의해 물리게 된다.
상기 제1조(28)는 좌우 측방향으로 이동하여 아웃풋 샤프트 기어(64)와 트랜스퍼 드리븐 기어(65) 사이의 축을 그립핑하고, 아웃풋 샤프트 기어(64)의 하단부가 V홈부(28b)에 걸려짐으로써, OP 어셈블리(63)가 추락하는 것을 방지할 수 있다.
첨부한 도 13은 도 2에서 디퍼렌셜 어셈블리용 제2그립퍼의 사시도이다.
도 13에 도시한 바와 같이, 상기 양팔로봇(10)의 제2그립퍼(37)는 디퍼렌셜 기어(69)가 조립된 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑하기 위한 장치로서, 실질적으로 디퍼렌셜 기어(69)가 장착되는 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 샤프트를 그립핑하는 한쌍의 제2조(39)(JAW)를 포함한다.
상기 제2그립퍼(37)는 제2로봇마운팅브라켓(38)에 의해 제2핸드부(25)의 하단에 장착되고, 제4회전축을 중심으로 360도 회전가능하다.
상기 제2조(39)(JAW)는 대략 ㄷ자형상의 몸체부(40)와, 상기 몸체부(40)의 하부에 설치된 제2클램핑패드(41)로 구성되고, 상기 제2클램핑패드(41)의 일단부는 하면이 테이퍼지게 형성되어 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑을 용이하게 할 수 있다.
상기 디퍼렌셜 어셈블리(68)는 내부에 다수의 기어들이 축을 중심으로 치합된 디퍼렌셜케이스(70)와, 상기 디퍼렌셜케이스(70)의 상단부에 끼워진 니들베어링(71)과, 상기 니들베어링(71)을 감싸면서 지지하는 베어링 레이스(72)와, 디퍼렌셜케이스(70)의 하부에 조립된 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 포함한다.
상기 제2클램핑패드(41)의 일단부는 제2조(39)의 몸체부(40) 하단에 설치되어 좌우방향으로 이동되고, 상기 제2클램핑패드(41)의 일단부에 경사부가 형성되어, 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑하기 위해 상기 제2클램핑패드(41)의 경사부의 뾰족한 부분이 디퍼렌셜케이스(70)의 상단부와 니드베어링의 하부 사이에 형성된 걸림홈부에 용이하게 삽입되어 걸려지면서 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 들어올릴 수 있다.
상기 제2클램핑패드(41)의 경사부의 뾰족한 부분이 상기 걸림홈부에 삽입되어 견고하게 그립핑됨으로써, 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 추락을 방지할 수 있다.
상기 한쌍의 제2조(39)는 제2척 실린더(42)(CHUCK CYLINDER)에 의해 좌우방향으로 동시에 이동하여, 서로 좁혀지면서 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 걸림홈부를 그립핑하고, 반대로 서로 넓어지면서 그립핑을 해제시킨다.
이때, 상기 제2척 실린더(42)는 제2로봇마운팅브라켓(38)의 하부에 체결되고, 상기 척 실린더의 하부 양측에 제2조(39)가 좌우방향으로 이동가능하게 장착된다.
상기 제2척 실린더(42)의 내부에는 양쪽의 제2조(39)와 각각 연결되는 연결부(30)를 가지며, 캠방식에 의해 작동되어 상기 연결부(30)를 매개로 양쪽의 제2조(39)를 동시에 좌우방향으로 이동시키면서 동시에 서로 좁히거나 벌릴 수 있다.
상기 양팔로봇(10)의 제2그립퍼(37)가 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑한 상태에서 예를 들면 고속으로 이송시 상기 베어링 레이스(72)가 상방향으로 빠지는 것을 방지하기 위해 제2그립퍼(37)는 제2척 실린더(42)의 하부에 레이스 푸셔(43)를 제공한다.
상기 제2척 실린더(42)의 저면 중간부에는 센터링브라켓(44)이 장착되고, 센터링브라켓(44)의 양쪽 측면부재의 내측에 지지구(46)가 설치되고, 지지구(46)에 센터링샤프트(45)가 관통결합된다.
상기 센터링 샤프트에는 컵을 뒤집어 놓은 형상의 레이스 푸셔(43)가 설치되고, 사기 레이스 푸셔(43)는 컵의 내측으로 센터링샤프트(45)에 삽입된 스프링에 의해 탄성지지되며, 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 축 상단에 장착된 베어링 레이스(72)를 눌러줌으로써, 양팔로봇(10)이 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 고속으로 이송하다가 갑자기 속도를 감속하거나 멈추는 경우에 베어링 레이스(72)가 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상부에서 관성력에 의해 상방향으로 들려지는 것을 상기 레이스 푸셔(43)가 막아준다.
또한, 상기 센터링 샤프트의 하단부에는 원판형의 제2센터링패드(47)가 반경방향으로 형성되고, 상기 제2센터링패드(47)는 레이스 푸셔(43)의 천정부에 결합되고, 상기 제2센터링패드(47)의 하부가 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 축 상단부에 형성된 홈부에 삽입되며, 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상단 중심부가 제2센터링패드(47)에 의해 가압고정됨으로써 중심이 잡히게 된다.
다시말해서, 상기 제2조(39)는 좌우 측방향으로 이동하여 제2클램핑패드(41)에 의해 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 걸림홈부를 그립핑하면서 제2센터링패드(47)에 의해 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상단부의 중심을 보정한다.
도 14는 본 발명에 따른 비전시스템을 설명하기 위한 개략도이고, 도 15는 도 2에서 비전포스트에 비전카메라가 장착된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 16은 도 14의 비전카메라에 의해 촬영된 모습을 보여주는 사진이고, 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 조립공정을 보여주는 블럭도이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 상기 비전시스템(82)은 양산성을 검증하기 위해 비전포스트(95)의 상단에 설치된 비전카메라(83)와, 상기 비전카메라(83)와 전기적으로 연결되어 비전카메라(83)의 작동을 제어하고 비전카메라(83)로부터 자료를 전송받아 촬영사진을 모니터 등에 전송하는 비전컨트롤러(90)를 포함한다.
상기 비전카메라(83)는 서브라인(49)의 제1운반용 팔레트(54)에 장착된 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)를 촬영하는 제1 내지 제4비전카메라(84~87)와, 메인라인(53)의 제2운반용 팔레트(73)에 장착된 변속기케이스(76)를 촬영하는 제5 및 제6비전카메라(88,89)로 구성된다.
도 15에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4비전카메라(84~87)는 제1비전포스트(93)의 상단에 장착되어, 서브라인(49)을 통해 운반된 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)를 촬영하고, 상기 제5 및 제6비전카메라(88,89)는 제2비전포스트(94)의 상단에 장착되어, 메인라인(53)을 통해 운반된 변속기케이스(76)를 촬영한다.
또한, 상기 제1비전포스트(93)와 제2비전포스트(94)의 상단에는 별도의 LED 조명장치가 설치되고, 이 LED 조명장치는 조명컨트롤러(91)에 의해 제어되며, 상기 조명컨트롤러(91)는 불량 발생시 LED 조명장치의 강약을 조절하여 패턴 매칭시 문제가 없도록 재활영한다.
상기 제1비전카메라(84)는 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 클램프 위치를 확인 하기 위해 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상부에서 디퍼렌셜 기어(69)의 평면을 촬영하고, 제2비전카메라(85)는 디퍼렌셜 기어(69)를 더욱 확대하여 디퍼렌셜 기어(69)의 위상을 촬영한다.
상기 제3비전카메라(86)는 OP 어셈블리(63)의 상부에서 아웃풋 샤프트 기어(64)의 측면 및 상면을 촬영하여 아웃풋 샤프트 기어(64)의 위상을 촬영한다.
상기 제4비전카메라(87)는 OP 어셈블리(63)의 상부에서 트랜스퍼 드리븐 기어(65)를 확대하여 드랜스퍼 드리븐 기어의 위상을 촬영한다.
상기 제5비전카메라(88)는 트랜스퍼 드라이브 기어(트랜스퍼 기어(78))의 위상을 촬영하고, 제6비전카메라(89)는 베어링레이스가 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 OP 어셈블리(63)의 상단에 정상적으로 조립되었는지 여부를 촬영한다.
또한, 상기 제1 및 제2비전카메라(84,85)는 제1운반용 팔레트(54)에 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 고정상태 등을 촬영할 수 있고, 상기 제3 및 제4비전카메라(86,87)는 제1운반용 팔레트(54)에 OP 어셈블리(63)의 고정 상태 등을 촬영할 수 있다.
그리고, 상기 제1 내지 제4비전카메라(84~87)는 제1 및 제2그립퍼(26,37)의 그립핑 상태를 측정할 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 내지 제6비전카메라(84~89)에 의해 촬영된 정보들은 비전컨트롤러(90)에 전송되고, 비전컨트롤러(90)는 로봇컨트롤러(92)와 송수신 가능하여 촬영정보에 따라 로봇컨트롤러(92)와 협조제어함으로써, 양팔로봇(10)을 조립과정을 모니터링할 수 있고, 양팔로봇(10)의 오동작 등을 보정할 수 있다.
예를 들면, 제1 내지 제6비전카메라(84~89)는 도 17에 도시한 바와 같이 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 클램프 위치를 확인하는 단계와, 베어링 레이스(72)가 각 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)에 조립된 상태를 확인하는 단계와, 각 기어의 위상을 확인하는 단계와, 양팔로봇(10)의 그립핑 및 이동 상태를 확인하는 단계와, 각 기어의 치합상태를 확인하는 단계와, 상기 기어의 조립상태를 확인하는 단계 등의 일련의 과정들을 촬영할 수 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 변속기용 기어 조립 시스템의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
도 18은 본 발명에 따른 양팔로봇이 그립핑하는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 19는 본 발명에 따른 제1그립퍼에 의해 OP 어셈블리를 그립핑하는 모습을 보여주는 작동상태도이고, 도 20은 도 19에서 OP 어셈블리가 그립핑된 모습을 보여주는 정면도이다.
또한, 도 21는 본 발명에 따른 제2그립퍼에 의해 디퍼렌셜 어셈블리를 그립핑하는 모습을 보여주는 작동상태도이고, 도 22는 도 21에서 디퍼렌셜 어셈블리가 그립핑된 모습을 보여주는 사시도이다.
1. OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 그립핑
상기 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그리핑하기 위해 양팔로봇(10)은 서브라인(49) 쪽으로 몸체부(11)를 회전시킨 다음, 몸체부(11) 양쪽 측면에 각각 장착된 오른쪽 팔의 제1숄더부(12), 제1아암부(14), 제1핸드부(24)와, 왼쪽 팔의 제2숄더부(13), 제2아암부(15), 제2핸드부(25)를 각각 최적의 각도로 유지한다.
예를 들면, 먼저 오른쪽 팔의 제1핸드부(24)를 제1하부아암과 일직선이 되게 펼친 다음, 제1그립퍼(26)를 180도 회전시켜 제1그립퍼(26)의 제1클램핑패드(31)를 제1운반용 팔레트(54)에 장착된 베어링 레이스(72)의 위로 이동시킨다.
그 다음, 상기 제1그립퍼(26)의 제1조(28)를 오므림 방향으로 작동시켜 제1클램핑패드(31)의 돌출부(33)가 제1고정지그(55)의 상부 안착홈에 안착된 베어링 레이스(72)의 가장자리부를 감싸면서 클램핑한 다음, 제1운반용 팔레트(54)의 상부에 안착된 OP 어셈블리(63)의 상단부에 삽입한다.
이때, 상기 베어링 레이스(72)는 OP 어셈블리(63)의 상단부에 장착된 아웃풋 샤프트 기어(64)의 상부 베어링(66)을 감싸면서 삽입된다.
이어서, 상측 베어링 레이스(72)를 클램핑하는 방법과 동일하게 제1고정지그(55)의 하부 안착홈에 안착된 하부 베어링 레이스(72)를 클램핑 한 다음, 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상단부에 삽입한다.
이때, 상기 하부 베어링 레이스(72)는 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상단부에 장착된 상부 니들베어링(71)을 감싸면서 삽입된다.
상기 베어링 레이스(72)가 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)에 각각 장착된 다음, OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑한다.
예를 들면 상기 양팔로봇(10)은 도 18에 도시한 바와 같이 제1상부아암부(16)를 제1숄더부(12)에서 앞쪽으로 90도 각도 회전시키고, 제1하부아암부(20)를 제1상부아암회전부(18)에서 몸체부(11) 안쪽으로 약 90도 각도 회전시키고, 제1핸드부(24)를 제1하부아암회전부(22)에서 하방향으로 90도 각도 회전시켜 OP 어셈블리(63) 위로 제1그립퍼(26)를 위치시킨다.
또한, 상기 양팔로봇(10)은 제2상부아암부(17)를 제1숄더부(12)에서 소정 각도로 회전시키고 제2하부아암부(21)를 제2상부아암회전부(19)에서 몸체 안쪽으로 회전시키고, 제2핸드부(25)를 제2하부아암회전부(23)에서 하방향으로 90 회전시켜 디퍼렌셜 어셈블리(68) 위로 제2그립퍼(37)를 위치시킨다.
그 다음, 양팔로봇(10)은 제1그립퍼(26)를 작동시켜 OP 어셈블리(63)를 그립핑한다.
도 19에 도시한 바와 같이, 제1그립퍼(26)의 척 실린더에 의해 제1조(28)를 OP 어셈블리(63)의 상부에서 벌린 다음, 제1그립퍼(26)를 하강시킨다.
이어서, 제1그립퍼(26)의 센터링패드가 OP 어셈블리(63)의 상단부의 홈부에 접촉할 때까지 제1그립퍼(26)를 하강시키면, 상기 OP 어셈블리(63)의 상단부는 제1센터링패드(36)에 의해 중심이 잡힌다.
상기 제1센터링패드(36)에 의해 중심이 잡힌 다음, 아웃풋 샤프트 기어(64)를 가운데 두고 제1조(28)를 오므리면, 제1그립퍼(26)의 V홈부(28b)가 아웃풋 샤프트 기어(64)의 하부를 그립핑한다.
도 20은 상기 제1그립퍼(26)에 의해 OP 어셈블리(63)가 그립핑된 상태를 보여준다.
도 20에서 제1그립퍼(26)의 하단부에 형성된 V홈부(28b)는 원형의 곡면과 접촉면적을 최대화 할 수 있고, 아웃풋 샤프트 기어(64)의 하단부가 V홈부(28b)에 의해 걸려서 외측으로 추락되는 것을 방지할 수 있다.
그 다음, 양팔로봇(10)은 제2그립퍼(37)를 작동시켜 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑한다.
도 21에 도시한 바와 같이, 제2그립퍼(37)의 척 실린더에 의해 제2조(39)를 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상부에서 벌린 다음, 제2그리퍼를 하강시킨다.
이어서, 제2그립퍼(37)의 레이스 푸셔(43)가 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 베어링 레이스(72)의 상단부에 접촉할 때까지 제2그립퍼(37)를 하강시키면, 상기 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상단부는 레이스 푸셔(43)의 내부 천정에 장착된 제2센터링패드(47)에 의해 중심이 잡힌다.
그리고, 상기 디퍼렌셜 어셀블리의 상단부에 장착된 베어링 레이스(72)는 레이스 푸셔(43)에 의해 눌려지면서, 양팔로봇(10)에 의한 고속 회전 후 정지될 경우 베어링 레이스(72)의 전복을 방지할 수 있다.
상기 제2센터링패드(47)에 의해 중심이 잡힌 다음, 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상부를 가운데 두고 제2조(39)를 오므리면, 제2그립퍼(37)의 제2클램핑 패드가 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상부를 그립핑한다.
도 22는 상기 제2그립퍼(37)에 의해 디퍼렌셜 어셈블리(68)가 그립핑된 모습을 보여주는 사시도이다.
상기 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 걸림부는 그 상부에 장착된 니들베어링(71)의 하부돌출단의 하부에 형성되고, 제2클램핑패드(41)의 단부가 걸림부에 걸려짐으로써, 디퍼렌셜 어셈블리(68)가 그립핑된 상태에서 외측으로 추락하는 것을 방지할 수 있다.
2. OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 동시 조립
도 23은 본 발명에 따른 양팔로봇이 기어를 조립하는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 24는 도 2에서 양팔로봇에 의해 OP 어셈블리와 디퍼렌셜 어셈블리가 변속기 케이스에 조립된 상태를 보여주는 사시도이다.
상기 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 조립하기 위해 양팔로봇(10)은 메인라인(53) 쪽으로 몸체부(11)를 회전시킨 다음, 몸체부(11) 양쪽 측면에 각각 장착된 오른쪽 팔의 제1숄더부(12), 제1아암부(14), 제1핸드부(24)와, 왼쪽 팔의 제2숄더부(13), 제2아암부(15), 제2핸드부(25)를 각각 최적의 각도로 유지한다.
예를 들면, 양쪽 팔에 각각 장착된 제1그립퍼(26)와 제2그립퍼(37)로 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑한 상태에서 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 동시에 삽입하면서 OP 어셈블리(63)의 아웃풋 샤프트 기어(64)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 디퍼렌셜 기어(69)를 서로 치합시키고, 동시에 OP 어셈블리(63)의 트랜스퍼 드리븐 기어(65)와 변속기 케이스에 장착된 트랜스퍼 기어(78)를 서로 치합시킨다.
도 23은 양팔로봇(10)에 의해 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)가 치합 및 조립된 상태를 보여주는다.
따라서, 본 발명에 의하면 양팔로봇(10)이 사람을 대신하여 자동으로 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 변속기케이스(76) 내부에 조립함으로써, 작업자의 실수로 발생되는 치찍힘 현상을 예방하여 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 중량물인 변속기 기어를 수작업으로 조립함으로 인해 발생되었던 작업자의 근골격계 질환을 방지할 수 있고, 기어 조립시 작업시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 비전시스템(82)을 통하여 양팔로봇(10)의 자동조립과정을 모니터링할 수 있고, 비전컨트롤러(90)와 로봇컨트롤러(92)에 의해 양팔로봇(10)을 협조제어함으로써, 양팔로봇(10)의 작업공정을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 기어 조립 전과정을 영상사진에 의해 확인하여 양산시 조립작업의 불량률을 최소화할 수 있다.
또한, 기존의 사람이 하던 것을 양팔로봇(10)이 대신함으로써, 노동력을 절감하여 중량물 조립에 따른 작업자의 작업 기피현상과, 저출산과 노동인력 부족 현상에 대한 문제에 적극 대응할 수 있다.
10 : 양팔로봇 11 : 몸체부
12 : 제1숄더부 13 : 제2숄더부
14 : 제1아암부 15 : 제2아암부
16 : 제1상부아암부 17 : 제2상부아암부
18 : 제1상부아암회전부 19 : 제2상부아암회전부
20 : 제1하부아암부 21 : 제2하부아암부
22 : 제1하부아암회전부 23 : 제2하부아암회전부
24 : 제1핸드부 25 : 제2핸드부
26 : 제1그립퍼 27 : 제1로봇마운팅브라켓
28 : 제1조 28a : 후크부
28b : V홈부 ` 29 : 제1척 실린더
30 : 연결부 31 : 제1클램핑패드
32 : 패드몸체 33 : 돌출부
34 : 레이스 전복방지브라켓 34a : 수직판
34b : 수평판 35 : 센터링 실린더
36 : 제1센터링패드 37 : 제2그립퍼
38 : 제2로봇마운팅브라켓 39 : 제2조
40 : 몸체부 41 : 제2클램핑패드
42 : 제2척 실린더 43 : 레이스 푸셔
44 : 센터링브라켓 45 : 센터링샤프트
46 : 지지구 47 : 제2센터링패드
48 : 작업대 49 : 서브라인
50 : 제1서브라인 51 : 제2서브라인
52 : 제3서브라인 53 : 메인라인
54 : 제1운반용 팔레트 55 : 제1고정지그
56 : 제2고정지그 57 : 제3고정지그
58 : 끼움홈 59 : 제1고정돌기
60 : 제1지지부 61 : 제2고정돌기
62 : 제2지지부 63 : OP 어셈블리
64 : 아웃풋 샤프트 기어 65 : 트랜스퍼 드리븐 기어
66 : 베어링 68 : 디퍼렌셜 어셈블리
69 : 디퍼렌셜 기어 70 : 디퍼렌셜 케이스
71 : 니들베어링 72 : 베어링 레이스
73 : 제2운반용 팔레트 74 : 거치대
75 : 걸림돌기 76 : 변속기케이스
77 : 트랜스퍼 기어 어셈블리 78 : 트랜스퍼 기어
79 : 파킹스프래그 80 : 파킹스프래그 스프링
81 : 파킹 스프래그 샤프트 82 : 비전시스템
83 : 비전카메라 84 : 제1비전카메라
85 : 제2비전카메라 86 : 제3비전카메라
87 : 제4비전카메라 88 : 제5비전카메라
89 : 제6비전카메라 90 : 비전콘트롤러
91 : 조명컨트롤러 92 : 로봇컨트롤러
93 : 제1비전포스트 94 : 제2비전포스트
95 : 비전포스트

Claims (9)

  1. 제1운반용 팔레트(54)에 의해 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 공급, 이송 및 빈 제1운반용 팔레트(54)를 배출시키는 서브라인(49);
    제2운반용 팔레트(73)에 의해 내부에 트랜스퍼 기어 어셈블리(77)가 장착된 변속기케이스(76)를 공급, 이송 및 배출시키는 메인라인(53);
    제1그립퍼(26)와 제2그립퍼(37)를 가지며, 상기 제1 및 제2그립퍼(26,37)에 의해 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑하여 변속기케이스(76)의 내부에 조립하는 양팔로봇(10);
    상기 양팔로봇(10)의 작동을 제어하는 로봇컨트롤러(92);
    를 포함하고,
    상기 제1그립퍼(26)는 OP 어셈블리(63)를 그립핑하기 위해 하단에 후크부(28a)를 가지는 제1조(28);
    상기 제1조(28)를 동시에 좌우방향으로 작동시키기 위한 제1척 실린더(29);
    하부에 상기 제1척 실린더(29)와 제1조(28)가 장착되고, 상기 양팔로봇(10)의 몸체부(11) 한쪽 측면 단부에 제1그립퍼(26)를 장착하는 제1로봇마운팅브라켓(27);
    을 포함하며 ,
    상기 제1그립퍼(26)는 OP 어셈블리(63)의 센터링을 보정하기 위해,
    상기 제1조(28)의 상부 중앙에 상하방향으로 배치되고, 상기 OP 어셈블리(63)의 상단부의 홈부에 삽입되어 OP 어셈블리(63)의 센터링을 보정하는 제1센터링패드(36);
    상기 제1로봇마운팅브라켓(27)의 일측에 장착되고, 상기 제1센터링패드(36)를 하단에 장착하여 상하방향으로 이동시키는 센터링 실린더(35);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 조립상태를 모니터링 하고, OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 기어 형상을 확인하기 위해,
    상기 서브라인(49)과 메인라인(53)의 옆에 배치된 비전포스트(95);
    상기 비전포스트(95)의 상단부에 설치되어, 상기 OP 어셈블리(63)와 디퍼렌셜 어셈블리(68)와 변속기케이스(76)의 내부를 촬영하는 비전카메라(83); 및
    상기 비전카메라(83)의 작동을 제어하고, 상기 로봇컨트롤러(92)과 송수신하여 로봇의 작동을 협조제어하는 비전컨트롤러(90)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1조(28)의 후크부(28a)의 단부에 V홈부(28b)가 형성되어, 상기 V홈부(28b)에 의해 OP 어셈블리(63)의 아웃풋 샤프트 기어(64)의 하단부가 걸리는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 OP 어셈블리(63) 및 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상단부에 장착되는 베어링 레이스(72)를 클램핑하기 위해 상기 제1조(28)의 앞쪽면에 설치되고, 상기 베어링 레이스(72)의 외주면을 감싸도록 원형의 곡면을 가지는 제1클램핑패드(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 OP 어셈블리(63)의 상단부에 장착되는 베어링 레이스(72)의 전복을 방지하기 위해,
    상기 제1조(28)의 뒤쪽면에 장착되고, 상단부에 수평판(34b)이 OP 어셈블리(63)의 반경방향으로 돌출형성되어 이 수평판(34b)에 의해 OP 어셈블리(63)의 베어링 레이스(72)가 걸려서 뒤집히는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2그립퍼(37)는 디퍼렌셜 어셈블리(68)를 그립핑하기 위해 하단에 제2클램핑 패드가 장착된 제2조(39);
    상기 제2조(39)를 동시에 좌우방향으로 작동시키기 위한 제2척 실린더(42);
    상기 제2척 실린더(42)의 저면 중심부에 설치된 센터링브라켓(44);
    상기 센터링브라켓(44)의 하부에 센터링샤프트(45)로 결합되어, 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상단부에 장착되는 베어링 레이스(72)를 눌러 고정시키는 레이스 푸셔(43); 및
    하부에 상기 제2척 실린더(42)와 제2조(39)가 장착되고, 상기 양팔로봇(10)의 몸체부(11) 다른쪽 측면 단부에 제2그립퍼(37)를 장착하는 제2로봇마운팅브라켓(38);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 레이스 푸셔(43)는 디퍼렌셜 어셈블리(68)의 상단부의 센터링을 보정하기 위해 상기 센터링샤프트(45)의 하단에 반경방향으로 일체로 형성되고, 상기 레이스 푸셔(43)의 상단 중심부 내측에 삽입되어 걸려지도록 된 제2센터링패드(47); 및
    상기 레이스 푸셔(43)의 상단 중심부 내측과 제2센터링패드(47) 사이에 삽입 설치되어, 제2센터링패드(47)를 상하이동가능하게 탄성지지하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기 기어용 조립 시스템.





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