KR102010392B1 - 케이블 체결용 로봇 및 이를 이용한 케이블 체결방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 몸체부와; 상기 몸체부에 연결되고, 상하좌우로 위치가 가변되는 카메라부와; 상기 카메라부의 하부에 배치되고, 케이블을 파지하여 상기 케이블이 커넥터에 삽입할 수 있는 상부 그립퍼 및 하부 그립퍼를 포함하는 그립퍼부와; 수평방향으로 이동하여 상기 커넥터의 래치를 닫을 수 있는 롤러부를 포함하는 케이블 체결용 로봇을 제공한다.

Description

케이블 체결용 로봇 및 이를 이용한 케이블 체결방법 {Robot For Connecting Cable And Method Of Connecting Cable Using The Same}
본 발명은 케이블 체결용 로봇에 관한 것으로, 특히 케이블을 커넥터에 삽입하기 위한 그립퍼부와 케이블을 커넥터에 체결하기 위한 롤러부를 포함하는 케이블 체결용 로봇 및 이를 이용한 케이블 체결방법에 관한 것이다.
평판표시장치(flat panel display: FPD) 중 하나인 액정표시장치(liquid crystal display: LCD)는, 화소전극 및 공통전극이 각각 형성되고 마주보며 이격된 제1 및 제2기판과, 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, 화소전극 및 공통전극 사이에 생성된 전기장에 의하여 액정층의 투과율을 변화시켜 영상을 표시한다.
또한, 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode: OLED)는, 박막트랜지스터 및 발광다이오드가 형성되는 제1기판과, 제1기판을 보호하는 제2기판을 포함하며, 박막트랜지스터에 의하여 발광다이오드에 인가되는 전류를 조절함으로써, 발광층의 발광량을 변화시켜 영상을 표시한다.
이러한 액정표시장치는, TFT공정, CF공정, 셀공정 및 모듈공정을 통하여 제조되고, 유기발광다이오드 표시장치는, TFT공정, 유기물공정, 셀공정 및 모듈공정을 통하여 제조된다.
즉, TFT공정, CF공정 및 셀공정을 통하여 액정패널을 제조한 후, 모듈공정을 통하여 액정패널의 양면에 편광판을 부착한 후, 구동집적회로 등의 구동부를 연결하고, 탑 프레임, 메인 프레임, 바텀 프레임 등을 통하여 액정패널과 백라이트 유닛을 모듈화함으로써 액정표시장치를 완성한다.
마찬가지로, TFT공정, 유기물공정 및 셀공정을 통하여 유기발광다이오드 패널을 제조한 후, 모듈공정을 통하여 유기발광다이오드 패널에 구동집적회로 등의 구동부를 연결하고, 탑 프레임, 메인 프레임, 바텀 프레임 등을 통하여 모듈화함으로써 유기발광다이오드 표시장치를 완성한다.
이와 같이, 평판표시장치의 제조공정은, 액정패널 또는 유기발광다이오드 패널 등의 표시패널에 구동집적회로 등의 구동부를 연결하는 모듈공정을 포함하는데, 구동부는 다수의 전기적 소자가 장착된 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB) 및 칩-온-필름(chip-on-film: COF)의 형태를 가질 수 있다.
특히, 인쇄회로기판은 연성인쇄회로(flexible printed circuit: FPC) 또는 연성평면케이블(flexible flat cable: FFC) 등의 케이블을 통하여 외부 시스템에 연결될 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 케이블 체결방법을 설명하는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 평판표시장치의 구동부 중 하나인 인쇄회로기판(10)에는 커넥터(12)가 형성되는데, 커넥터(12)에는 연성인쇄회로(flexible printed circuit: FPC) 또는 연성평면케이블(flexible flat cable: FFC) 등의 케이블(20)이 삽입될 수 있으며, 삽입된 케이블(20)을 고정하여 체결하기 위하여 커넥터(12)에는 래치(latch)(14)가 형성된다.
즉, 케이블(20)을 인쇄회로기판(10)의 커넥터(12)에 완전히 삽입한 후, 압력을 가하여 래치(14)를 아래로 눌러줌으로써, 삽입된 케이블(20)이 커넥터(12)에 체결되어 고정된다.
인쇄회로기판(10)은, 케이블(20)을 통하여 외부 시스템(미도시)으로부터 다수의 신호 및 다수의 전원을 입력 받을 수 있으며, 다수의 제어신호, 다수의 전원신호 및 영상데이터를 생성하여 표시패널(미도시)로 출력하여 영상을 표시할 수 있다.
이와 같은 케이블(20)과 커넥터(12)의 체결은 주로 수작업으로 이루어지는데, 케이블(20)과 커넥터(12)의 정렬오차가 발생할 가능성이 높고, 케이블(20)을 커넥터(12)에 삽입한 정도의 편차가 증가할 수 있으며, 이에 따라 공정시간 및 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 케이블(20)을 커넥터(12)에 삽입하는 제1로봇과 래치(14)를 눌러서 케이블(20)을 커넥터(12)에 체결하는 제2로봇을 이용한 케이블(20)과 커넥터(12)의 체결방법이 제안되었으나, 이 경우 체결공정에 과도한 시간이 소요되어 제조비용이 상승하는 문제가 있으며, 제2로봇을 래치(14)를 누르는 데만 사용함으로써 활용도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 하나의 로봇을 이용하여 케이블을 커넥터에 삽입하고 커넥터의 래치를 눌러서 케이블을 커넥터에 체결하여 고정함으로써, 체결공정의 정확성이 개선되고 공정시간이 단축되고 제조비용이 절감되는 케이블 체결용 로봇 및 이를 이용한 케이블 체결방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 카메라부를 이용하여 케이블 및 커넥터의 정렬상태를 확인하고 그립퍼부를 이용하여 케이블을 커넥터에 삽입하고 롤러부를 이용하여 커넥터의 래치를 눌러서 케이블을 커넥터에 체결하여 고정함으로써, 다양한 크기 및 위치의 케이블 및 커넥터의 체결에 적용 가능한 케이블 체결용 로봇 및 이를 이용한 케이블 체결방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 몸체부와; 상기 몸체부에 연결되고, 상하좌우로 위치가 가변되는 카메라부와; 상기 카메라부의 하부에 배치되고, 케이블을 파지하여 상기 케이블이 커넥터에 삽입할 수 있는 상부 그립퍼 및 하부 그립퍼를 포함하는 그립퍼부와; 수평방향으로 이동하여 상기 커넥터의 래치를 닫을 수 있는 롤러부를 포함하는 케이블 체결용 로봇을 제공한다.
그리고, 상기 롤러부는, 회전하면서 상기 래치를 지나감으로써 상기 래치를 닫는 롤러와; 상기 롤러의 축에 연결되는 커버와; 상기 롤러에 힘을 공급하는 적어도 하나의 에어실린더와; 상기 적어도 하나의 에어실린더가 고정되는 브라켓과; 상기 커버와 상기 브라켓 사이에 연결되는 인장스프링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 에어실린더는, 말단에 확장 및 수축하는 바를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 롤러는, 상기 바의 확장에 의하여 상기 래치를 닫고, 상기 인장스프링에 의하여 원위치로 복귀할 수 있다.
한편, 본 발명은, 상부 그립퍼 및 하부 그립퍼를 포함하는 그립퍼부가 케이블을 파지하는 단계와; 카메라부가 상기 케이블의 파지상태 및 정렬상태를 확인하는 단계와; 상기 그립퍼부가 상기 케이블을 커넥터에 삽입하는 단계와; 롤러부가 수평방향으로 이동하여 상기 커넥터의 래치를 닫는 단계와; 상기 카메라부가 상기 케이블과 상기 커넥터의 체결상태를 확인하는 단계를 포함하는 케이블 체결방법을 제공한다.
그리고, 상기 롤러부는, 회전하면서 상기 래치를 지나감으로써 상기 래치를 닫는 롤러와; 상기 롤러의 축에 연결되는 커버와; 상기 롤러에 힘을 공급하는 적어도 하나의 에어실린더와; 상기 적어도 하나의 에어실린더가 고정되는 브라켓과; 상기 커버와 상기 브라켓 사이에 연결되는 인장스프링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 에어실린더는, 말단에 확장 및 수축하는 바를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 롤러부가 수평방향으로 이동하여 상기 커넥터의 래치를 닫는 단계는, 상기 롤러가 상기 바의 확장에 의하여 상기 래치를 닫는 단계와; 상기 롤러가 상기 인장스프링에 의하여 원위치로 복귀하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은, 하나의 로봇을 이용하여 케이블을 커넥터에 삽입하고 커넥터의 래치를 눌러서 케이블을 커넥터에 체결하여 고정함으로써, 체결공정의 정확성이 개선되고 공정시간이 단축되고 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은, 카메라부를 이용하여 케이블 및 커넥터의 정렬상태를 확인하고 그립퍼부를 이용하여 케이블을 커넥터에 삽입하고 롤러부를 이용하여 커넥터의 래치를 눌러서 케이블을 커넥터에 체결하여 고정함으로써, 다양한 크기 및 위치의 케이블 및 커넥터의 체결에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 케이블 체결방법을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇을 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇의 몸체부, 카메라부 및 그립퍼부를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇의 롤러부를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 케이블 체결용 로봇 및 이를 이용한 케이블 체결방법을 설명한다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇을 도시한 사시도 및 정면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇(110)은, 몸체부(120), 카메라부(130), 그립퍼부(140) 및 롤러부(150)를 포함한다.
몸체부(120)는, 카메라부(130), 그립퍼부(140) 및 롤러부(150)에 연결되어 카메라부(130), 그립퍼부(140) 및 롤러부(150)를 지지하는 역할을 한다.
카메라부(130)는, 카메라(132) 및 지지대(134)를 포함하는데, 케이블(160)의 파지상태, 케이블(160)과 인쇄회로기판(170) 상부의 커넥터(172)와의 정렬상태, 케이블(160)과 커넥터(172)의 체결상태를 확인하는 역할을 한다.
카메라(130)는, 케이블(160) 및 커넥터(172)의 크기 및 위치에 따라 상하좌우로 위치를 가변하여 지지대(134)에 장착될 수 있다.
그립퍼부(140)는, 상부 그립퍼(142), 하부 그립퍼(144) 및 제1에어실린더(air cylinder)(미도시)를 포함하는데, 제1에어실린더의 압력을 이용하여 상부 그립퍼(142) 및 하부 그립퍼(144)의 이격간격을 조절함으로써 케이블(160)을 잡거나 놓을 수 있다.
이때, 제1에어실린더는 복동형 에어실리더일 수 있으며, 제1에어실린더에 의하여 하부 그립퍼(144)가 상하로 움직일 수 있다.
그리고, 케이블(160)의 파지력 향상을 위하여, 상부 그립퍼(142) 및 하부 그립퍼(144)를 상대적으로 넓은 면적으로 형성하여 케이블(160)과의 접촉면적을 최대화 할 수 있다.
롤러부(150)는, 롤러(152), 커버(153), 제2 및 제3에어실린더(154), 브라켓(156) 및 인장스프링(도 5의 158)을 포함하는데, 제2 및 제3에어실린더(154)의 압력에 의하여 롤러(152)를 그립퍼부(140) 방향으로 밀어줌으로써 커넥터(172)의 래치(174)를 닫는 역할을 한다.
이때, 커버(153)는 롤러(152)의 축에 연결되어 제2 및 제3에어실린더(154)의 힘을 전달 받는 역할을 하며, 제2 및 제3에어실린더(154)는 수직방향에서 경사진 상태로 브라켓(156)에 고정될 수 있으며, 인장스프링(158)은 브라켓(156)과 커버(153) 사이에 연결될 수 있다.
그리고, 제2 및 제3에어실린더(154)는 복동형 에어실리더일 수 있으며, 케이블(160) 및 커넥터(172)의 크기 등에 따라 1개 또는 3개 이상의 에어실린더가 설치될 수도 있다.
또한, 롤러(152)는 래치(174)의 마모 및 파손을 방지할 수 있도록 표면이 실리콘 고무 등의 탄성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
이러한 케이블 체결용 로봇(110)의 각 부위의 구성 및 기능을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇의 몸체부, 카메라부 및 그립퍼부를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇의 롤러부를 도시한 도면으로, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 카메라부(130) 및 그립퍼부(140)는 몸체부(120)에 연결되어 지지된다.
카메라부(132)는, 케이블(160) 및 커넥터(172)의 크기 및 위치에 따라 상하좌우로 위치를 가변하여 지지대(134)에 장착됨으로써, 케이블(160)의 파지상태, 케이블(160)과 인쇄회로기판(170) 상부의 커넥터(172)와의 정렬상태, 케이블(160)과 커넥터(172)의 체결상태를 확인할 수 있으며, 그 결과 케이블(160)과 커넥터(172)의 체결공정의 정확성이 개선된다.
그립퍼부(140)는, 제1에어실린더(미도시)의 힘에 의하여 상부 그립퍼(142) 및 하부 그립퍼(144)의 이격간격을 조절함으로써 케이블(160)을 파지하는데, 케이블(160)을 파지한 상부 그립퍼(142) 및 하부 그립퍼(144)가 커넥터(172) 쪽으로 이동할 때, 인쇄회로기판(170) 등과 간섭되지 않도록 상부 그립퍼(142)는 고정되고 하부 그립퍼(144)가 상부로 이동하여 케이블(160)을 파지할 수 있다.
이와 같이, 카메라부(132)에 의하여 케이블(160)의 파지상태 및 케이블(160)과 커넥터(172)의 정렬상태를 확인한 후, 그립퍼부(140)가 케이블(160)을 파지하고, 이후 그립퍼부(140)가 인쇄회로기판(170) 쪽으로 이동하여 케이블(160)을 커넥터(172)에 삽입한다.
한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 케이블(160)이 커넥터(172)에 삽입된 후, 롤러부(150)는 커넥터(172)의 래치(174)를 닫는다.
이를 위하여, 롤러(152)는, 제2 및 제3에어실린더(154)에 의하여 원위치에서 래치(174) 쪽으로 수평방향으로 이동하고, 인장스프링(158)에 의하여 래치(174) 쪽에서 원위치로 수평방향으로 이동한다.
즉, 제2 및 제3에어실린더(154) 말단의 바(bar)(155)는 롤러(152)에 고정되지 않고 단순히 접촉된 상태에서 확장하여 롤러(152)의 축에 연결된 커버(153)을 쳐서 밀어줌으로써(push), 롤러(152)가 회전하면서 래치(174)를 지나가도록 하여 래치(174)가 닫히도록 한다.
이후, 제2 및 제3에어실린더(154) 말단의 바(155)는 수축되어 원상태로 돌아오고, 롤러(152)는 인장스프링(158)의 복원력에 의하여 원래의 위치로 돌아온다(pull).
이와 같이, 제2 및 제3에어실린더(154) 말단의 바(155)를 롤러(152)에 고정 결합하지 않는 이유는, 제2 및 제3에어실린더(154)의 바(155)는 수직방향에 대하여 경사진 방향을 따라 확장 및 수축하는 반면 롤러(152)는 수평방향을 따라 운동하므로, 제2 및 제3에어실린더(154)를 롤러(152)에 고정 결합할 경우 운동방향이 상이하여 제2 및 제3에어실린더(154)의 바(155)의 마모 또는 파손이 우려되기 때문이다.
따라서, 제2 및 제3에어실린더(154)의 바(155)는 롤러(152)에 고정 결합되지 않은 상태에서 롤러(152)의 커버(153)를 쳐서 수평방향으로 밀어준 후 원위치로 돌아가고, 대신 인장스프링이 롤러(152)의 커버(153)를 당겨서 원위치로 돌아가도록 한다.
이후, 카메라부(130)는, 케이블(160)과 커넥터(172)의 체결상태를 확인한다.
이와 같이, 제2 및 제3에어실린더(154)의 힘을 롤러(152)의 수평방향의 회전 및 이동으로 변경하여 커넥터(172)의 래치(174)가 닫히게 되므로, 래치(174)를 닫는 성공률이 개선된다.
즉, 롤러(152)의 초기위치가 래치(174)와 다소 오정렬된 경우에도, 수평방향으로 움직이는 롤러(152)에 의하여 래치(174)를 완벽히 닫을 수 있다.
그리고, 제2 및 제3에어실린더(154)가 직접 래치(174)를 밀어주는 구조가 아니므로, 오정렬의 경우에도 제2 및 제3에어실린더(154)가 래치(174) 대신 케이블(160) 또는 인쇄회로기판(170)에 힘을 전달하는 불량을 방지할 수 있다.
또한, 래치(174)가 완전히 열려 있는 경우(수평면에 대하여 약 110도의 각도를 가지는 경우)는 물론, 래치(174)가 어느 정도 닫혀 있는 경우(수평면에 대하여 약 80도의 각도를 가지는 경우)에도 래치(174)를 완벽하게 닫을 수 있다.
한편, 케이블(160)의 삽입 후, 제2 및 제3에어실린더(154)에 의하여 신속히 롤러(152)를 이동시킬 수 있으므로, 래치(174)를 닫는 시간이 단축된다.
따라서, 케이블(160) 체결의 공정시간이 단축되고, 제조비용이 절감된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 케이블 체결용 로봇(110) 및 이를 이용한 케이블 체결방법에서는, 하나의 로봇을 이용하여 케이블 삽입 및 래치 잠금을 수행하므로, 로봇 활용도가 개선된다.
또한, 케이블 삽입 후 롤러부에 의하여 래치가 닫히므로, 케이블 체결의 공정시간이 단축되고, 제조비용이 절감된다.
그리고, 카메라부에 의하여 케이블 파지상태, 케이블 정렬상태, 케이블 체결상태를 확인하여 케이블을 체결하므로, 케이블 체결공정의 정확성이 개선된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 케이블 체결용 로봇 120: 몸체부
130: 카메라부 140: 그립퍼부
150: 롤러부 160: 케이블
170: 인쇄회로기판 172: 커넥터
174: 래치

Claims (9)

  1. 몸체부와;
    상기 몸체부에 연결되고, 상하좌우로 위치가 가변되는 카메라부와;
    상기 카메라부의 하부에 배치되고, 케이블을 파지하여 상기 케이블이 커넥터에 삽입할 수 있는 상부 그립퍼 및 하부 그립퍼를 포함하는 그립퍼부와;
    수평방향으로 이동하여 상기 커넥터의 래치를 닫을 수 있는 롤러부
    를 포함하고,
    상기 롤러부는,
    회전하면서 상기 수평방향으로 상기 래치를 지나감으로써 상기 래치를 닫는 롤러와;
    상기 롤러의 축에 연결되는 커버와;
    상기 커버를 통하여 상기 롤러에 힘을 공급하는 적어도 하나의 에어실린더
    를 포함하는 케이블 체결용 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤러부는,
    상기 적어도 하나의 에어실린더가 고정되는 브라켓과;
    상기 커버와 상기 브라켓 사이에 연결되는 인장스프링
    을 더 포함하는 케이블 체결용 로봇.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에어실린더는, 말단에 확장 및 수축하는 바를 포함하는 케이블 체결용 로봇.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 롤러는, 상기 바의 확장에 의하여 상기 래치를 닫고, 상기 인장스프링에 의하여 원위치로 복귀하는 케이블 체결용 로봇.
  5. 상부 그립퍼 및 하부 그립퍼를 포함하는 그립퍼부가 케이블을 파지하는 단계와;
    카메라부가 상기 케이블의 파지상태 및 정렬상태를 확인하는 단계와;
    상기 그립퍼부가 상기 케이블을 커넥터에 삽입하는 단계와;
    롤러부가 수평방향으로 이동하여 상기 커넥터의 래치를 닫는 단계와;
    상기 카메라부가 상기 케이블과 상기 커넥터의 체결상태를 확인하는 단계
    를 포함하고,
    상기 롤러부는,
    회전하면서 상기 수평방향으로 상기 래치를 지나감으로써 상기 래치를 닫는 롤러와;
    상기 롤러의 축에 연결되는 커버와;
    상기 커버를 통하여 상기 롤러에 힘을 공급하는 적어도 하나의 에어실린더
    를 포함하는 케이블 체결방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 롤러부는,
    상기 적어도 하나의 에어실린더가 고정되는 브라켓과;
    상기 커버와 상기 브라켓 사이에 연결되는 인장스프링
    을 더 포함하는 케이블 체결방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에어실린더는, 말단에 확장 및 수축하는 바를 포함하는 케이블 체결방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 롤러부가 수평방향으로 이동하여 상기 커넥터의 래치를 닫는 단계는,
    상기 롤러가 상기 바의 확장에 의하여 상기 래치를 닫는 단계와;
    상기 롤러가 상기 인장스프링에 의하여 원위치로 복귀하는 단계
    를 포함하는 케이블 체결방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에어실린더의 말단에 배치되어 확장 및 수축하는 바는, 상기 롤러에 고정 결합되지 않은 상태에서 확장하여 상기 커버를 쳐서 밀어줌으로써, 상기 롤러를 상기 수평방향으로 밀어주는 케이블 체결용 로봇.
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