KR20230131119A

KR20230131119A - 탭을 포함하는 조립체를 제조하는 제조 시스템 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20230131119A
Application number: KR1020230024610A
Authority: KR
Inventors: 요시카네 타나아미; 미유키 하야시; 타카히로 코카와지
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2023-02-23
Publication date: 2023-09-12
Also published as: JP2023129066A; CN116690178A; DE102023105148A1; US20230278220A1

Abstract

탭을 포함하는 조립체에 대해 제조 확실성의 향상을 도모한다 . 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템(1)의 제어부(20)는, 로봇(10)에게, 개구(H3)를 갖는 캡(23)을 파지해 오목부(H2)를 갖는 콜릿(22)에 씌워 결합시킴으로써 제1 조립체(A1)를 제작하는 공정과, 제1 조립체를 파지해 탭 홀더(21)의 오목부(H1)에 삽입함으로써 제2 조립체(A2)를 제작하는 공정과, 탭을 파지해 제2 조립체의 캡의 개구를 통해 콜릿의 오목부에 삽입함으로써, 탭을 포함하는 조립체인 제3 조립체(A0)를 제작하는 공정을 실행시킨다.

Description

탭을 포함하는 조립체를 제조하는 제조 시스템 및 제조 방법{MANUFACTURING SYSTEM AND MANUFACTURING METHOD FOR MANUFACTURING ASSEMBLY INCLUDING TAP}

본 발명은 공작 기계에 장착하기 위한 조립체로서, 탭을 포함하는 조립체를 제조하는 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.

탭 가공을 실시하는 공작 기계가 알려져 있다(특허 문헌 1 참조). 여기에서, 직경이 상이한 탭 구멍 등에 대응하기 위해, 탭을 교환하면서 가공을 실시하는 경우가 많다. 이 경우, 일반적으로 탭 교환을 쉽게 하기 위해, 탭을 포함하는 조립체가 이용된다. 즉, 작업자가 탭을 탭 홀더에 장착하는 등으로 탭을 포함하는 조립체를 만들고, 이 조립체를 공작 기계에 장착한다.

그러나, 신속하면서도 정확하게 탭을 포함하는 조립체를 구성하는 것은, 작업자에게 있어서 반드시 용이하다고는 할 수 없다. 예를 들면, 장착중의 탭이 떨어져 파손되거나, 또는 직경이 서로 합치하지 않는 탭과 탭 홀더를 결합하고자 하여 탭에 의해 탭 홀더를 손상시키는 일이 있을 수 있다. 숙련된 작업자가 신중하게 작업하면 이와 같은 손실을 저감시킬 수 있지만, 작업 효율 측면에서 반드시 바람직하지는 않다.

특허 문헌 1: 일본 특허공개 2015-24487호 공보

본 발명의 일 형태는, 탭을 포함하는 조립체에 대해 제조 확실성의 향상을 도모한 조립체의 제조 시스템 및 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템은, 로봇 및 제어부를 구비한다. 로봇은 척(chuck) 및 아암(arm)을 갖는다. 아암은 척에 연결되어 척을 이동시킨다. 제어부는 로봇을 제어한다. 제어부는, 로봇에게, 제1 조립체를 제작하는 공정, 제2 조립체를 제작하는 공정, 및 제3 조립체를 제작하는 공정을 실행시킨다. 제1 조립체는 캡의 개구 내에 콜릿(collet)의 오목부가 배치된다. 제1 조립체를 제작하는 공정은, 개구를 갖는 캡을 척으로 파지하고, 오목부를 갖는 콜릿에 덮어 씌워 결합시킨다. 제2 조립체는 캡과 결합된 콜릿이 탭 홀더의 오목부에 삽입된다. 제2 조립체를 제작하는 공정은, 제1 조립체를 척으로 파지하고, 탭 홀더의 오목부에 삽입한다. 제3 조립체는 탭을 포함하는 조립체이다. 제3 조립체를 제작하는 공정은, 탭을 척으로 파지하고, 제2 조립체의 캡의 개구를 통해 콜릿의 오목부에 삽입한다.

본 발명의 일 형태에 의하면, 탭을 포함하는 조립체에 대해 제조 확실성의 향상을 도모한 조립체의 제조 시스템 및 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 조립체를 분해한 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 조립체의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 조립체를 제조하는 공정을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 제조중의 조립체를 나타내는 도면이다.
도 6은 제조중의 조립체를 나타내는 도면이다.
도 7은 제조중의 조립체를 나타내는 도면이다.
도 8은 제조중의 조립체를 나타내는 도면이다.
도 9는 제조중의 조립체를 나타내는 도면이다.
도 10은 힘 센서가 검지하는 힘 및 모멘트에 기초해 조립체를 제조하는 순서를 나타내는 플로우차트이다.

[실시 형태]

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템(1)은 테이블(T) 상에 설치되는 로봇(10)을 구비하고, 탭을 포함하는 조립체(후술하는 조립체(A0))를 제조한다. 테이블(T)의 주평면과 평행하면서 서로 직교하는 2개의 방향을 X축, Y축이라고 하고, 테이블(T)의 주평면에 수직인 방향을 Z축으로 하는 XYZ 좌표가 설정된다.

먼저, 탭을 포함하는 조립체(조립체(A0))에 대해 설명한다. 도 2는 조립체(A0)를 분해한 상태를 나타내는 분해 사시도이다. 조립체(A0)는 탭 홀더(21), 콜릿(22), 캡(23) 및 탭(24)을 조합해 구성된다. 후술하는 바와 같이, 로봇(10)에 의해 조립체(A1)와 조립체(A2)가 차례로 만들어지고, 최종적으로 심플 세터(simple setter)(Ba) 상에 조립체(A0)가 형성된다. 조립체(A1)는 콜릿(22) 및 캡(23)으로 구성된다. 조립체(A2)는 조립체(A1), 콜릿(22) 및 탭 홀더(21)로 구성된다. 조립체(A0)는 조립체(A2) 및 탭(24)으로 구성된다.

도 3은 조립체(A0)의 단면을 나타내는 단면도이다. 조립체(A0)에서 탭 홀더(21), 콜릿(22), 캡(23) 및 탭(24)은 서로 결합되어 있다. 탭 홀더(21)는 대략 원주 형상의 볼록부(T) 및 대략 역원뿔대 형상의 오목부(H1)를 갖는다. 콜릿(22)은 대략 원뿔대 형상의 외주 및 대략 원주 형상의 오목부(H2)를 갖는다. 캡(23)은 대략 통형상이며, 대략 원형의 개구(H3) 및 개구(H3)보다 큰 직경의 내부 공간을 갖는다. 콜릿(22)은 탭 홀더(21)에 대해, 탭 홀더(21)의 오목부(H1)의 내주에 콜릿(22)의 외주가 위치하도록 배치된다. 캡(23)은 탭 홀더(21)의 볼록부(T)를 덮고, 또한 콜릿(22)의 결합부(K1)와 결합하는 결합부(K2)를 갖는다. 탭(24)은 대략 원주 형상을 갖고, 콜릿(22)의 오목부(H2)에 삽입된다.

다시 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태의 설명을 계속한다. 로봇(10)은 테이블(T)에 배치되고, 받침대(11), 아암(12∼15), 척 기구(16), 척(17), 힘 센서(18) 및 제어부(20)을 갖는다.

받침대(11)에 아암(12∼15)이 차례로 연결된다. 아암(12∼15)은 척 기구(16)(결국은 척(17))에 연결되어, 척 기구(16)(척(17))를 원하는 장소로 이동시킬 수 있다. 즉, 아암(12)은 받침대(11)에 대해 좌우로 회전 가능하게 연결되고, 아암(12)과 아암(13)의 사이, 아암(13)과 아암(14)의 사이, 및 아암(14)과 아암(15)의 사이는 서로 회전 가능하게 연결된다. 이 결과, 아암(12∼15)에 의해, 척 기구(16)(척(17))의 위치(예를 들면, 받침대(11)로부터의 척(17)의 거리, 테이블(T)로부터의 척(17)의 높이) 및 기울기(예를 들면, Z축에 대한 척 기구(16) 및 척(17)의 축 방향의 각도)를 적절하게 조절할 수 있다. 또한, 아암(15)은 척 기구(16)를 회전시킬 수 있다.

척(17)은 부품을 적절하게 파지하고 또한 파지를 해제할 수 있다. 척 기구(16)는 척(17)의 개폐를 구동한다.

힘 센서(18)는 조립 작업중에 척 기구(16)(척(17))에 인가되는 힘(F)(Fx, Fy, Fz) 및 모멘트(M)(Mx, My, Mz)를 검지한다. 모멘트 Mx, My, Mz는 각각 X축, Y축, Z축 둘레의 모멘트이고, 힘 Fx, Fy, Fz는 각각 X축, Y축, Z축 방향의 힘이다.

제어부(20)는 로봇(10)(아암(12∼15), 척 기구(16))을 제어해, 조립체(A0)의 제조(조립)를 실행시킨다. 즉, 로봇(10)은 다음의 (1)∼(3) 공정을 차례로 실행한다. 이에 따라, 조립체(A0)의 확실한 제조가 가능해진다.

(1) 캡(23)(개구(H3)를 갖는다)을 척(17)으로 파지하고, 콜릿(22)(오목부(H2)를 갖는다)에 씌워 결합시킴으로써, 개구(H3) 내에 오목부(H2)가 배치되는 조립체(A1)(제1 조립체)를 제작하는 공정.

(2) 조립체(A1)를 척(17)으로 파지하고, 탭 홀더(21)의 오목부(H1)에 삽입함으로써, 캡(23)과 결합된 콜릿(22)이 탭 홀더(21)의 오목부(H1)에 삽입되어 이루어진 조립체(A2)(제2 조립체)를 제작하는 공정.

(3) 탭(24)을 척(17)으로 파지하고, 조립체(A2)의 캡(23)의 개구(H3)를 통해 콜릿(22)의 오목부(H2)에 삽입함으로써, 조립체(A0)(탭을 포함하는 조립체인 제3 조립체)를 제작하는 공정.

테이블(T) 상에는, 심플 세터(Ba)의 설치공(Ha)에 삽입된 조립체(A4)(캡(23)이 씌워진 탭 홀더(21)), 탭 스탠드(Bb)의 설치공(Hb)에 삽입된 탭(24), 및 콜릿 스탠드(Bc)의 설치공(Hc)에 삽입된 콜릿(22)이 배치된다. 후술하는 바와 같이, 심플 세터(Ba), 탭 스탠드(Bb) 및 콜릿 스탠드(Bc)의 각각에 지지된 부품(조립체(A4), 탭(24), 콜릿(22))을 이용해 로봇(10)은 조립체(A0)를 제조한다.

테이블(T)에는 조립체(A4)(캡(23)이 있는 탭 홀더(21)) 및 탭(24)을 보관하는 부품 보관부(Sa), 콜릿(22)을 보관하는 부품 보관부(Sb)가 배치된다. 후술하는 바와 같이, 작업자는 부품 보관부(Sa, Sb)에 보관된 탭 홀더(21), 탭(24) 및 콜릿(22)을 이용해, 심플 세터(Ba), 탭 스탠드(Bb) 및 콜릿 스탠드(Bc)의 각각의 위에 조립체(A4), 탭(24), 콜릿(22)을 올려놓는다.

도 4는 조립체(A0)를 제조하는 공정을 나타내는 플로우차트이다. 도 5∼도 9는 제조중의 조립체(A0)를 나타내는 도면이다. 도 4∼도 9를 이용해 조립체(A0)를 제조하는 공정을 나타낸다.

A. 작업자에 의한 준비 공정

스텝 S1∼S3은 작업자에 의한 준비 공정으로, 로봇(10)에 의한 제조 공정의 전단계로서 행해진다. 즉, 작업자는, 심플 세터(Ba)에 조립체(A4)(캡(23)이 있는 탭 홀더(21))를 설치한다(스텝 S1). 즉, 심플 세터(Ba)의 설치공(Ha)에 탭 홀더(21)의 선단이 삽입된 후, 탭 홀더(21)의 돌출부(T)에 캡(23)이 씌워진다. 또한, 작업자는 탭 스탠드(Bb)에 탭(24)을 설치한다(스텝 S2). 즉, 탭 스탠드(Bb)의 설치공(Hb)에 탭(24)이 삽입된다. 또한, 작업자는 콜릿 스탠드(Bc)에 콜릿(22)을 설치한다(스텝 S3). 즉, 콜릿 스탠드(Bc)의 설치공(Hc)에 콜릿(22)이 삽입된다. 이 때, 스텝 S1∼S3의 순서는 상관없다. 또한, 스텝 S1∼S3은 병렬로 행해져도 된다.

여기에서, 설치공(Ha)과 탭 홀더(21)의 사이, 탭 홀더(21)와 캡(23)의 사이, 설치공(Hb)과 탭(24)의 사이, 및 설치공(Hc)과 콜릿(22)의 사이에 결합 관계 등은 없다. 따라서, 작업자가 탭 홀더(21) 등을 설치공(Ha) 등에 삽입하고, 탭 홀더(21)에 캡(23)을 덮을 때, 미세한 조절은 불필요하다. 즉, 이들 작업은 숙련을 필요로 하지 않고, 쉬우면서도 신속하게 실시할 수 있다.

B. 로봇(10)에 의한 제조 공정

그 후, 로봇(10)에 의한 제조 공정(스텝 S4∼S7)이 실행된다. 이 제조 공정은 이하의 (1)∼(3)으로 구분할 수 있다. 도 5∼도 9는 제조중의 조립체(A0)를 나타내는 도면이다.

(1) 조립체(A1)의 제작

로봇(10)은, 심플 세터(Ba)에 지지된 조립체(A4)(캡(23)이 있는 탭 홀더(21))의 캡(23)을 척(17)으로 파지하고 분리한다(스텝 S4, 도 5). 로봇(10)은, 척(17)에 의해, 분리된 캡(23)을 콜릿 스탠드(Bc)에 지지된 콜릿(22)(오목부(H2)를 갖는다)에 씌워 결합시킴으로써 조립체(A1)를 제작한다(스텝 S5, 도 6, 도 7). 조립체(A1)는 콜릿(22)과 캡(23)이 결합부(K1, K2)에 의해 서로 결합되어, 캡(23)의 개구(H3) 내로부터 콜릿(22)의 오목부(H2)가 보이는 상태이다.

(2) 조립체(A2)의 제작

로봇(10)은, 콜릿 스탠드(Bc)에 지지된 조립체(A1)를 척(17)으로 파지한다. 그리고, 로봇(10)은, 척(17)에 의해, 조립체(A1)를 심플 세터(Ba)에 지지된 탭 홀더(21)의 오목부(H1)에 삽입함으로써 조립체(A2)를 제작한다(스텝 S6, 도 8). 조립체(A2)는 캡(23)과 결합된 콜릿(22)이 탭 홀더(21)의 오목부(H1)에 삽입된 것이다. 탭 홀더(21)는 스텝 S4에서 캡(23)이 분리된 것이다. 스텝 S6에서는, 스텝 S4에 의해 캡(23)이 제거된 탭 홀더(21)를 이용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 조립체(A1)에서 콜릿(22)과 캡(23)이 서로 결합되어 있기 때문에, 캡(23)을 척(17)으로 파지해 들어 올리면, 콜릿(22)도 동시에 들어 올릴 수 있다.

(3) 조립체(A0)의 제작

로봇(10)은, 탭 스탠드(Bb)에 지지된 탭(24)을 척(17)으로 파지해 분리한다. 그리고, 로봇(10)은, 척(17)에 의해, 이 탭(24)을, 심플 세터(Ba)에 지지된 조립체(A2)의 캡(23)의 개구(H3)를 통해 콜릿(22)의 오목부(H2)에 삽입한다. 이렇게 하여, 로봇(10)은 탭을 포함하는 조립체인 조립체(A0)를 제작한다(스텝 S7, 도 9, 도 3).

이상과 같이 하여 조립체(A0)가 제조된다. 이 조립체(A0)를 이용해 탭(24)을 가공 장치에 용이하게 장착할 수 있다.

여기에서, 로봇(10)은, 스텝 S5∼S7에서, 힘 센서(18)가 검지하는 힘 및 모멘트에 기초해 조립체(A1, A2, A0)를 제작하는 공정을 실행한다. 이에 따라, 조립체(A0)의 제조의 확실성이 향상된다. 도 10은 힘 센서(18)가 검지하는 힘 및 모멘트에 기초해 조립체(A1, A2, A0)를 제작하는 순서를 나타내는 플로우차트이다.

조립체(A1, A2, A0)를 제작하는 공정(스텝 S5∼S7)의 각각에서, 부품(캡(23), 조립체(A1), 또는 탭(24))이 장착 대상(콜릿(22), 탭 홀더(21), 또는 조립체(A2))에 장착된다(스텝 S11). 이 때, 힘 센서(18)에 의해, 모멘트(M)(Mx, My, Mz)가 검출된다(스텝 S12). 기본적으로는, 힘 센서(18)가 검지하는 힘(F) 또는 모멘트(M)가 소정의 임계치(Th1, Th2)를 넘지 않도록, 조립체(A1, A2, A0)가 제작된다(스텝 S13∼S16). 이에 따라, 조립체(A0)의 제조의 확실성이 향상된다.

구체적으로는, 힘 센서(18)가 검지하는 모멘트(M)가 소정의 임계치(Th1) 이상이 되었을 때, 척(17)의 기울기를 조절시킨다(스텝 S13, S14). 부품과 장착 대상 사이의 축을 맞추기 위함이다. 이에 따라, 예를 들면, 탭(24)이 콜릿(22)을 손상시키는 것을 방지할 수 있다.

또한, 힘 센서(18)가 검출하는 힘(Fz)이 소정의 임계치(Th2) 이상이 되었을 때, 그 힘의 방향으로의 척의 이동(하강)을 정지시킨다(스텝 S15, S16). 즉, 부품의 장착이 완료되었다고 판단할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 비교적 용이한 심플 세터(Ba)로의 부품의 설치를 작업자가 행한 후, 부품의 장착 대상으로의 장착을 힘 센서(18)를 갖는 로봇(10)이 실시한다. 이에 따라, 효율적이면서도 오류 없이 탭(24)을 포함하는 조립체(A0)를 제조할 수 있다.

본 발명은 전술한 각 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 청구항에 기재한 범위에서 여러 가지 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합해 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

1…탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템, 10…로봇, 12∼15…아암, 17…척, 18…힘 센서, 20…제어부, 21…탭 홀더, 22…콜릿, 23…캡, 24…탭, A0, A1, A2…조립체

Claims

척과, 상기 척에 연결되어 상기 척을 이동시키기 위한 아암과, 상기 척에 인가되는 힘 또는 모멘트를 검출하는 힘 센서를 갖는 로봇과,
상기 로봇을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 힘 센서가 검지하는 힘 또는 모멘트에 기초해, 상기 로봇에게,
개구를 갖는 캡을 상기 척으로 파지해 오목부를 갖는 콜릿에 씌워 결합시킴으로써 상기 개구 내에 상기 오목부가 배치되는, 제1 조립체를 제작하는 공정과,
상기 제1 조립체를 상기 척으로 파지해 탭 홀더의 오목부에 삽입함으로써, 상기 캡과 결합된 상기 콜릿이 상기 탭 홀더의 상기 오목부에 삽입되는, 제2 조립체를 제작하는 공정과,
탭을 상기 척으로 파지하고, 상기 제2 조립체의 상기 캡의 상기 개구를 통해 상기 콜릿의 상기 오목부에 삽입함으로써, 탭을 포함하는 조립체인 제3 조립체를 제작하는 공정을 실행시키는 것을 특징으로 하는, 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 조립체를 제작하는 공정은,
상기 캡이 씌워진 상기 탭 홀더인, 제4 조립체로부터 상기 캡을 상기 척으로 파지하고 분리하는 공정을 갖고,
상기 분리한 캡을 상기 척으로 파지하고, 상기 콜릿에 씌워 결합시키는 것을 특징으로 하는, 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제2 조립체를 제작하는 공정에서, 상기 로봇은, 상기 제1 조립체를 상기 척으로 파지하고, 상기 캡이 제거된 상기 탭 홀더의 오목부에 삽입하는 것을 특징으로 하는, 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 힘 센서가 검지하는 힘 또는 모멘트가 소정의 임계치를 넘지 않도록, 상기 제1 조립체, 제2 조립체, 또는 제3 조립체를 제작하는 공정을 실행시키는 것을 특징으로 하는, 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 힘 센서가 검지하는 모멘트가 상기 소정의 임계치 이상이 되었을 때, 상기 척의 기울기를 조절시키는 것을 특징으로 하는, 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 힘 센서가 검지하는 힘이 상기 소정의 임계치 이상이 되었을 때, 그 힘의 방향으로의 상기 척의 이동을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 탭을 포함하는 조립체의 제조 시스템.
척과, 상기 척에 연결되어 상기 척를 이동시키기 위한 아암과, 상기 척에 인가되는 힘 또는 모멘트를 검출하는 힘 센서를 갖는 로봇을 이용해, 탭을 포함하는 조립체를 제조하는 제조 방법으로서,
상기 힘 센서가 검지하는 힘 및 모멘트에 기초해,
개구를 갖는 캡을 상기 척으로 파지해 오목부를 갖는 콜릿에 씌워 결합시킴으로써 상기 개구 내에 상기 오목부가 배치되는, 제1 조립체를 제작하는 공정과,
상기 제1 조립체를 상기 척으로 파지해 탭 홀더의 오목부에 삽입함으로써, 상기 캡과 결합된 상기 콜릿이 상기 탭 홀더의 상기 오목부에 삽입되는, 제2 조립체를 제작하는 공정과,
탭을 상기 척으로 파지하고, 상기 제2 조립체의 상기 캡의 상기 개구를 통해 상기 콜릿의 상기 오목부에 삽입함으로써, 탭을 포함하는 조립체인 제3 조립체를 제작하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 탭을 포함하는 조립체의 제조 방법.