KR101488540B1 - 물품 처리 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예컨대 프레스 라인에 물품을 싣고 내리기 위해, 물품을 처리하는데 사용되는 개선된 물품 핸들러에 관한 것이다. 물품 핸들러는 2 개의 산업 핸들러 (R1, R2) 중 제 1 핸들러에 부착되도록 설치되며, 또한 상기 산업 핸들러의 기부와 그리퍼 (G) 수단을 포함하는 상기 산업 핸들러의 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 형성한다. 물품 핸들러는 산업 핸들러 (R1, R2) 의 아암의 단부 요소 (A6) 에 연결되도록 구성된 강성 아암, 및 상기 산업 핸들러의 단부 요소에 대한 강성 아암의 반경 운동을 위한 적어도 1 개의 스위블 수단 (2) 을 더 포함한다.

Description

물품 처리 장치, 시스템 및 방법{PARTS HANDLING DEVICE, SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 예컨대 프레스 라인에 물품을 싣고 내리기 위해, 물품을 처리하는데 사용되는 장치에 관한 것이다. 그 장치는 관절형 로봇과 같은 산업 핸들러에 연결되어, 산업 핸들러 또는 로봇의 기부와 그리퍼 같은 로봇의 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 제공하려는 것이다.

현재 다양한 종류의 산업 핸들러가 광범위한 용도에서 사용되는 것으로 알려져 있다. 예컨대, 차량 본체 물품을 제조하기 위해 사용되는 프레스 라인 상에는 로봇 및 다른 핸들러를 사용하는 것이 일반적이다. 산업 핸들러는 일 프레스와 다른 프레스, 또는 저장실과 프레스, 컨베이어 벨트와 프레스 등의 사이에서 물품을 싣고 내리는 것과 같은 일을 수행하기 위해 사용된다.

아주 다양한 운동 및 사이클에 순응하는 그 능력으로 인해 자주 사용되는 일 종류의 핸들러는 관절형 로봇 (예컨대 4 개 또는 6 개의 자유도를 갖는 로봇) 이며, 각 자유도는 한 관절이 선행 관절에 관해 할 수 있는 독립적인 운동 (선회 또는 변위) 이다. 프레스 라인에 사용되는 다른 종류의 핸들러는 "도핀 (Doppins)" 이라 불리며, 이는 일반적으로 프레스에 부착되고, 카트가 수직으로 이 동하는 가이드가 장착되는 구조로 이루어지고, 그 카트에는 관절형 아암의 시스템이 장착되고, 그 시스템은 물품을 로딩 또는 언로딩하기 위해 프레스를 들어가거나 나오는 운동을 책임진다.

모든 핸들러에서, 단부 요소가 시스템의 자유 단부 상에 설치되며, 그 단부 요소는 프레스 자동화의 경우, 물품을 싣고 내리게 하는 파지 요소이며, 이러한 파지 요소는 통상 "그리퍼"라 불리며, 각 경우의 특정 요구조건에 따라서 기계적, 전자기적 또는 진공 파지 시스템을 사용할 수 있다.

프레스 라인의 일 스테이션과 다른 스테이션 사이에는 다른 처리 구성이 있을 수 있는데, 예컨대 일 스테이션으로부터 물품을 추출하여 다른 스테이션으로 그 물품을 도입하는 단일 핸들러, 또는 컨베이어 벨트, 회전 기구 등의 개재가 있거나 없어도 일 스테이션에서 언로딩하기 위한 하나의 핸들러와 다음 스테이션 상에 물품을 로딩하기 위한 다른 핸들러로 구성되는 한 쌍의 핸들러일 수 있다.

대부분의 경우, 대부분의 산업 작업에서와 같이 프레스 라인 상에서, 사이클 횟수를 최소화하는 것이 바람직하며, 핸들러가 관련되는 경우, 사이클의 중요 부분은 프레스의 작용 영역에 관한 물품의 추출 또는 삽입이며, 이 상태에서 프레스는 개방된 채로 따라서 비활성적으로 유지되어야 하기 때문에, 결과적으로 물품을 빨리 추출하고 삽입하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 일 프레스로부터 물품을 추출하고 다음 프레스에 물품을 삽입하는 관절형 로봇을 참조하여, 이러한 문제가 이하 논의된다. 제 6 축에 부착된 그리퍼를 갖는 관절형 6 축 로봇이 이 작업을 위해 실행할 수 있는 기본적인 2 개 의 사이클이 있다. 통상 "외부" 사이클로 불리는 일 사이클에서, 로봇은 일차적으로, 처음 3 개의 축선 주위의 조합된 선회를 통해, 프레스 라인에 나란히 직선 궤도를 따라 프레스에서 물품을 잡고 있는 그리퍼를 추출하고, 이차적으로 제 4 및 제 6 축선에 대해 그리퍼를 선회하게 하여 다음 프레스를 향해 그리퍼를 이동하고, 마지막으로 로봇은 직선 궤도를 따라 프레스 내로 물품을 삽입한다.

이러한 유형의 사이클의 장점은 이동이 선형이므로 부분 추출 및 삽입 시간이 비교적 짧다는 것이지만, 전체 사이클 시간은 상당히 길다. 도 1 에 도시되어 있는 통상 "내부" 사이클로 불리는 대안의 사이클에서, 로봇은 그 아암을 신장된 상태로 유지하고, 제 1 및 제 6 축선에 대하여 동시의 선회를 통해 물품을 갖는 그리퍼가 제 6 축선과 로봇의 기부 사이에서 일어나는 본질적으로 수평한 궤도의 단일 운동을 실행하게 하지만, 제 6 축선 주위의 회전으로 인해, 물품은 프레스에서 추출 및 삽입 중에 선회한다.

이 경우 전체 사이클 시간은 로봇이 단일 운동을 실행하는 사실에 기인하여 비교적 짧지만, 물품의 선회가 프레스 아래에 물품의 구획을 더 길게 남아 있게 하므로, 물품의 부분 추출 및 삽입 시간은 길다. 프레스에서 추출 및 삽입 중에 물품의 선회의 다른 불편한 점은, 물품을 갖는 그리퍼의 선회를 어렵게 할 수 있는 프레스 칼럼에 의해 나타나는 방해가 고려되어야 한다는 것이다.

따라서, 프레스로부터 싣고 내리기 위한 통상의 해법은 사이클 시간을 줄일 경우에는 한계를 나타낸다. 더욱이, 두 경우에서, 물품은 일 프레스에서 다른 프레스로 이동시 180°선회한다. 도 3 (종래 기술) 은 이러한 방법을 나타낸 다. 이 도면은 제 1 프레스에서 제 2 프레스로 물품을 전달하는 로봇 (R) 을 나타낸다. 로봇의 제 6 축선 주위의 물품의 회전은 물품이 제 2 프레스에 삽입될 수 있게 하지만, 이를 위해 물품은 180°선회 되어야 한다.

최근 몇 년간, 몇몇 장치 또는 부속품은 이러한 문제를 부분적으로 해결하도록 관절형 로봇의 제 6 축선과 결합되는 것이 제안되어 왔다. 명칭이 "관절형 로봇을 위한 관절 구조"인 유럽 특허 출원 EP666150A1 (Yaskawa 에 양도됨) 은 로봇 관절에 결합되고, 강성 바아의 단부에 대해 제 6 축선의 선회를 나타내는 기구를 기재하고 있다. 이 기구는 물품이 일 프레스에서 다른 프레스로 이동하는 경우 물품이 방위를 유지하는 것을 가능하게 하며, 선형 추출 및 삽입 운동을 이루지만, 로봇은 이러한 운동을 위해 상당히 수축하게 되고, 이는 특히 프레스 간의 거리가 먼 경우, 그 이동을 상당히 느리게 한다. 이러한 기구의 다른 불편한 점은, 로봇의 제 6 축선 주위의 선회 가능성이 없기 때문에, 프레스 측방향으로 진입하기 위해, 바아는 상당히 길어야만 하며, 이는 중량, 강성 등의 문제를 야기한다는 것이다.

다른 공지된 장치는 그들의 단부에서 서로 관절식 연결되는 2 개의 바아를 포함하는데, 제 1 바아는 그 타단부가 로봇의 제 6 축선과 연결되고, 제 2 바아의 타 단부는 처리될 물품을 위해 그리퍼에 연결된다. 2 개의 바아 사이의 관절에는 모터가 있으며, 그 모터는 제 2 바아에 대한 그리퍼의 회전을 일으킬 수 있게 한다. 다른 축선 주위의 회전의 조합은 추출 또는 삽입 상태 동안 물품을 유지하는 그리퍼를 로봇 아암의 선회에 대한 반대 방향으로 회전시키는 것이 가능하기 때문에, 이 시스템은 도 1 에 도시된 것과 같지만 선형 추출 및 프레스 내로의 삽입을 갖는 내부 선회로 물품을 전달할 수 있으며, 따라서, 물품의 배향과, 일 프레스와 다른 프레스 사이의 대략적인 선형 운동을 실행한다. 그럼에도 불구하고, 이 시스템은 서로 관절식 연결된 2 개의 바아를 포함하기 때문에 상당히 복잡하며, 조립체의 강성에 관하여 불편한 점이 있다.

동시에, 로봇의 운동과 관계없이, 물품의 삽입 및 추출로 프레스의 개방 및 폐쇄 운동을 부분적으로 중첩할 수 있기 때문에, 그리퍼의 높이가 제한되는 것을 보장하는 것이 바람직하며, 안전과 절약의 관점에서, 프레스의 작용 영역 내로 침투하는 핸들러의 임의의 다른 부분과 그리퍼는 사고의 경우 프레스에 대한 임의의 손상 가능한 최소화하기 위해, 그 기능과 양립가능한 가볍고 낮은 경도의 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 2 개의 관절형 바아를 갖는 상기된 시스템에서, 강성 요건은 조립체의 높이를 줄이기 어렵게 하며, 더욱이 모터를 갖는 관절은 프레스 작용 영역 내에 침투하고, 그 결과 사고의 경우 상당한 손상의 위험이 있다.

명칭이 "물품 처리 장치 및 상기 장치를 포함하는 산업 핸들러"인 WO2006/018459 (ABB) 에는 산업 핸들러가 개시되어 있으며, 그 문헌은 기부와 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 나타내는 산업 핸들러에 결합되는 장치를 기재하고 있다. 그 장치는 핸들러의 단부 요소에 연결되도록 설계된 강성 아암; 강성 아암에 장착되어 운동할 수 있고, 처리되는 물품을 잡기 위해 요소에 단단히 결합되도록 설계되는 지지부; 및 아암에 대한 지지부의 운동을 일으키기 위한 모터 또는 다른 수단을 포함한다. 물품은 제 2 또는 다음 프레스로 들어가기 전에 180°선회한다.
US 2006/099064 는 컨베이어로부터 언로딩 플렛폼 위에 또는 언로딩 플렛폼으로부터 컨베이어 위에 대형 크기의 시트를 포함하는 혼합된 크기의 유리 시트를 내리기 위한 비행중 로봇식 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 그 시스템은 컨베이어 길이방향 축선에 나란히 그 컨베이어를 따라 신장하는 적어도 1 개의 횡단 유닛과, 그 횡단 유닛에 움직일 수 있게 장착된 적어도 2 개의 프로그램가능한 산업 로봇을 포함한다.

본 발명의 목적은 개선된 물품 처리 장치를 제공하는 것이다. 이러한 목적 및 다른 목적은 첨부된 독립항에 의해 특정되는 장치, 방법 및 시스템에 의해 이루어진다. 바람직한 실시형태가 상기 독립항의 종속항에서 설명된다.
즉, 본 발명은,
1. 물품을 처리하기 위한 적어도 2 개의 로봇 (R1, R2) 및 상기 적어도 2 개의 로봇의 제어를 위해 설치된 로봇 제어 유닛을 포함하는 시스템을 가동하는 방법으로서, 상기 로봇의 각각에는 물품 핸들러 장치가 설치되고, 그 물품 핸들러 장치는 단부 요소에 대한 강성 아암의 반경 운동을 위해 설치된 제 1 스위블 수단 (2) 에 의해 로봇의 아암의 단부 요소에 연결되는 일 단부를 갖는 강성 아암, 및 상기 강성 아암에 대한 그리퍼 수단의 자유 수동 회전을 위해 설치된 제 2 스위블 수단 (3) 에 의해 상기 강성 아암에 연결된 그리퍼 수단 (G) 을 포함하며, 상기 적어도 2 개의 로봇이 물품을 집고 및/또는 이동시키고 및/또는 위치시키도록 하는 명령을 생성하는 단계, 및 그와 동시에 각 로봇에 상기 명령을 보내는 단계를 포함하는 방법.
2. 상기 1. 에서, 제 1 프레스 (P1) 로부터 물품을 잡거나 조이거나 아니면 집도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 상기 2. 에서, 프레스 라인 방향 (PL) 에 나란한 직선의 수평한 경로를 따라 제 1 프레스로부터 제 2 프레스 (P2) 로 물품을 이동시키도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 상기 1. 에서, 제 1 프레스 (P1) 로부터 제 2 프레스 (P2) 로 이동된 물품을 위치시키도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 상기 4. 에서, 프레스 라인 방향 (PL) 에 나란한 직선의 수평한 경로를 따라 제 2 프레스 (P2) 로부터 제 1 프레스를 향해 후퇴하도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 상기 5. 에서, 제 1 프레스 (P1) 에서 다음 물품을 집기 전에 동기화 또는 보정 루틴이 실행되도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 상기 1. 에서, 적어도 2 개의 축선 (A1, A6) 에 대해 다수의 자유도로 실행되는 1 개 이상의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 물품 처리용 장치 (1) 가 각각 설치된 2 개의 산업 핸들러의 제어를 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체에 있어서, 상기 프로그램은 컴퓨터 내로 공급되는 경우 컴퓨터가 상기 1. 내지 7. 중 어느 하나에 기재된 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 코드 및/또는 컴퓨터 소프트웨어 수단을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
9. 상기 1. 에 따른 방법을 실행하기 위한 시스템으로, 물품을 처리하기 위한 적어도 2 개의 로봇 (R1, R2) 및 상기 적어도 2 개의 로봇의 제어를 위해 설치된 로봇 제어 유닛을 포함하며, 상기 로봇의 각각에는 물품 핸들러 장치가 설치되고, 그 물품 핸들러는 단부 요소에 대한 강성 아암의 반경 운동을 위해 설치된 제 1 스위블 수단 (2) 에 의해 로봇의 아암의 단부 요소에 연결되는 일 단부를 갖는 강성 아암, 및 상기 강성 아암에 대한 그리퍼 수단의 자유 수동 회전을 위해 설치된 제 2 스위블 수단 (3) 에 의해 상기 강성 아암에 연결된 그리퍼 수단 (G) 을 포함하는 시스템.
10. 상기 9. 에서, 상기 로봇 제어 유닛은 다수의 로봇 및/또는 산업 핸들러의 제어를 위해 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
11. 상기 9. 에서, 상기 시스템은 적어도 1 개의 다축선 로봇 (R1, R2) 및 적어도 2 개의 운동 축선 (A1, A6) 을 갖는 산업 핸들러 (R1, R2) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
12. 상기 9. 에서, 상기 시스템은 두 산업 핸들러 (R1, R2) 의 운동 및/또는 위치를 동기화하거나 보정하기 위한 센서 수단 및/또는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
13. 상기 제 10. 에서, 상기 로봇 제어 유닛에는 물품 처리용 장치 (1) 가 각각 배치된 1 개 이상의 로봇 또는 2 개의 산업 핸들러의 제어를 위한 컴퓨터 프로그램 수단이 설치되어 있으며, 상기 프로그램은 컴퓨터 내로 공급되는 경우 컴퓨터가 상기 1. 내지 7. 중 어느 하나에 기재된 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 코드 및/또는 컴퓨터 소프트웨어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
14. 상기 9. 에서, 상기 로봇 제어 유닛에는 물품 처리용 장치 (1) 가 각각 배치된 1 개 이상의 로봇 또는 산업 핸들러의 제어를 위해 설치된 1 개 이상의 컴퓨터 프로그램을 위한 메모리 저장 수단이 설치되며, 상기 프로그램은 컴퓨터 내로 공급되는 경우 컴퓨터가 상기 1. 내지 7. 중 어느 하나에 기재된 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 코드 및/또는 컴퓨터 소프트웨어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
15. 상기 9. 에서, 상기 처리 장치 또는 각 로봇 (R1, R2) 의 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치는 각 처리 장치 또는 두 그리퍼 장치에 연결된 추가의 횡단 부재에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 양태에서, 물품을 처리하기 위해 개선된 물품 핸들러 장치가 제공되며, 상기 장치는 2 개의 산업 핸들러 중 제 1 핸들러에 상기 물품을 연결하도록 되어 있고, 또한 상기 산업 핸들러의 기부와 그리퍼 수단을 포함하는 상기 산업 핸들러의 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 형성하고, 상기 물품 핸들러 장치는 산업 핸들러의 아암의 단부 요소에 연결되도록 구성된 강성 아암; 및 상기 산업 핸들러의 단부 요소에 대한 강성 아암의 반경 운동을 위한 스위블 수단을 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따라서, 물품을 처리하기 위해 개선된 물품 핸들러 장치가 제공되며, 상기 장치는 2 개의 산업 핸들러 중 제 1 핸들러에 상기 물품을 연결하도록 되어 있고, 상기 물품 핸들러 장치는 상기 산업 핸들러의 단부 요소에 대한 강성 아암의 반경 운동을 위한 스위블 수단을 포함하며, 상기 스위블 수단은 축선을 중심으로 로봇 아암에 관한 강성 아암의 자유 반경 운동 또는 회전을 위해 설치되어 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따라서, 물품을 처리하기 위해 개선된 물품 핸들러 장치가 제공되며, 상기 장치는 2 개의 산업 핸들러 중 제 1 핸들러에 상기 물품을 연결하도록 되어 있고, 또한 상기 산업 핸들러의 기부와 그리퍼 수단을 포함하는 상기 산업 핸들러의 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 형성하고, 상기 처리 장치는 제 2 스위블 수단에 의해 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치에 접합되며, 그 제 2 스위블 수단은 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치에 대한 강성 아암의 자유 반경 운동 또는 회전을 위해 설치되어 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 물품을 처리하기 위해 개선된 물품 핸들러 장치가 제공되며, 상기 장치는 2 개의 산업 핸들러 중 제 1 핸들러에 상기 물품을 연결하도록 되어 있고, 상기 물품 핸들러 장치는 스위블 수단을 포함하며, 제 1 스위블 수단은 자유 반경 운동 또는 회전을 위해 설치되어 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따라서, 물품을 처리하기 위해 개선된 물품 핸들러 장치가 제공되며, 상기 장치는 2 개의 산업 핸들러 중 제 1 핸들러에 상기 물품을 연결하도록 되어 있고, 상기 물품 핸들러 장치는 스위블 수단을 포함하며, 제 2 스위블 수단은 실질적으로 수직인 제 6 축선을 중심으로 하는 자유 반경 운동 또는 회전을 위해 설치되어 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 물품을 처리하기 위해 개선된 물품 핸들러 장치가 제공되며, 상기 장치는 2 개의 산업 핸들러 중 제 1 핸들러에 상기 물품을 연결하도록 되어 있고, 상기 물품 핸들러 장치는 스위블 수단을 포함하며, 스위블 수단은 실질적으로 수직인 제 7 축선을 중심으로 하는 자유 반경 운동 또는 회전을 위해 설치되어 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따라서, 물품을 처리하기 위해 개선된 물품 핸들러 장치가 제공되며, 상기 장치는 2 개의 산업 핸들러 중 제 1 핸들러에 상기 물품을 연결하도록 되어 있고, 또한 상기 산업 핸들러의 기부와 그리퍼 수단을 포함하는 상기 산업 핸들러의 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 형성하고, 상기 처리 장치 또는 각 로봇의 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치는 각 처리 장치 또는 두 그리퍼 장치에 연결되는 추가의 횡단 부재에 의해 연결되어 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따라서, 물품을 처리하기 위해 개선된 물품 핸들러 장치가 제공되며, 상기 장치는 2 개의 산업 핸들러 중 제 1 핸들러에 상기 물품을 연결하도록 되어 있고, 또한 상기 산업 핸들러의 기부와 그리퍼 수단을 포함하는 상기 산업 핸들러의 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 형성하고, 상기 처리 장치 또는 각 로봇의 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치는 각 처리 장치 또는 두 그리퍼 장치에 연결되는 추가의 횡단 부재에 의해 연결되어 있고, 그 횡단 부재는 스위블 조인트로 각 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치에 연결되도록 설치되어 있다.

상기 목적에 순응하여, 제 1 양태에서 본 발명은 물품을 처리하기 위해 사용되는 장치에 관한 것으로, 그 장치는 로봇의 기부 또는 산업 핸들러와 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 제공하는 산업 핸들러에 연결되기 위한 것이며, 상기 물품 핸들러 장치는, 일 단부에서 산업 핸들러 단부 요소에 연결되도록 설계된 강성 아암을 포함하며, 그 강성 아암은 핸들러 단부 요소에 배치된 축선을 중심으로 강성 아암의 일 단부의 회전을 가능하게 하는 수단을 가지며, 강성 아암의 타 단부는 그리퍼 장치에 부착되도록 설치된다.

장치의 특징은 물품 핸들러에 추가의 자유도를 제공할 수 있으며, 이를 통해 선형 운동으로 또한 결과적으로 감소된 시간으로 감소된 전체 시간과 또한 융화가능한 방식으로, 물품은 추출될 수 있고 또한 프레스와 같은 작업 스테이션 내로 삽입될 수 있으며, 더욱이 이는 작업 스테이션 내부의 아주 경하거나 부피가 큰 물품의 침투를 회피할 가능성을 가지면서 기계적으로 간단하고 신뢰성 있는 방식으로 이루어진다.

바람직하게는, 강성 아암은 산업 핸들러의 단부 요소와 상호 작용하여 회전하도록 설계되며, 이렇게 해서, 물품은 핸들러의 일 프레스에서 다른 프레스로의 가로방향 이동시 프레스들을 연결하는 라인에 나란한 경로를 따라 이동될 수 있다.

제 1 실시형태에서, 개선된 물품 핸들러의 강성 아암은 회전 운동을 가능하게 하는 그리퍼 또는 그리퍼 장치에 부착된다. 그리퍼 장치는 개선된 물품 핸들러의 강성 아암에 대해 선회하며, 강성 아암은 산업 핸들러 또는 로봇 아암에 대해 선회하며, 그 연결된 강성 아암은 물품을 잡고 있는 그리퍼가 산업 핸들러의 단부 요소의 운동 중에 물품의 배향을 유지시킬 수 있게 해준다. 일 프레스로부터 다음 프레스로의 산업 핸들러 단부 요소의 운동은 물품의 전달시 적어도 부분적으로 원호를 나타내지만, 물품은 직선을 따라 이동한다. 이 실시형태에서, 그리퍼 또는 그리퍼 장치의 반대쪽 단부에서 강성 아암은 수직 축선을 중심으로 자유 회전을 허용하는 스위블 수단 또는 조인트에 의해 산업 핸들러의 단부 요소에 연결될 수 있다.

본 발명은 또한 산업 핸들러 또는 로봇의 기부와 단부 요소 사이의 운동학적 연쇄를 나타내는 적어도 1 개의 산업 핸들러에 관한 것으로, 상기 단부 요소에 연결된 상기된 유형의 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 산업 핸들러는 적어도 2 개의 축선의 관절형 로봇을 포함한다. 산업 로봇은 5 또는 6 개까지의 축선을 포함할 수도 있다.

본 발명은 1 개 이상의 로봇 또는 산업 핸들러의 동시 제어를 위해 적절하게 설치된 로봇 제어 유닛 또는 시스템을 이용하며, 로봇이 동기적으로 움직여야 하는 운동으로 물품을 전달하기 위한 2 개의 표준 로봇을 사용할 수 있다. 개선된 물품 처리 장치에 의해, 두 로봇은 회전 없이 프레스 사이의 선형 경로를 따라 물품을 전달할 수 있으므로, 깔끔한 (clean) 선형 운동으로 인해 사이클 시간을 절약할 수 있다. 주요 장점은 곧은 선형 경로에 의해 이루어지는 감소된 사이클 시간이다. 두 협동 로봇 각각에 하나씩 장착되는 개선된 물품 핸들러는 제 1 프레스와 제 2 프레스 사이에서 가장 최적의 경로 (직선) 를 따라 물품리 이동되도록 한다.

다른 장점은 일 프레스에서 다음 프레스로 전달시 물품의 더 빠른 가속 및 제동이다. 이는 a) 두 로봇 사이에서 페이로드 (payload) 가 공유되어 더 큰 동력이 이용가능하며, 높은 속도와 가속이 이루어질 수 있고, b) 단일 로봇 시스템과 비교하면, 두 로봇에 의해 유지되는 처리되는 물품의 시스템을 위한 비교적 높은 단단함 또는 강성으로 인해 제공된다. 이는 단일 로봇은 중간에서부터 물품을 유지하고, 처리 및 가속시 진동을 피하기 위해 단단하고 무거운 그리퍼를 필요로하기 때문이다. 설명된 바에 의해, 개선된 강성이 두 단부에서 물품을 유지하여 제공된다. 가속도, 최대 속도 및 제동은 진동의 증가 없이 종래 기술에 비하여 증가할 수 있다.

더욱이, 개선된 물품 핸들러는 기본 실시형태에서 어떠한 모터 또는 엑츄에이터도 필요로 하지 않아, 유지보수를 위한 필요성을 감소시킨다. 산업 핸들러의 단부 요소에 대해 설치된 물품 핸들러의 제 1 단부에는 수직 자유 회전 축선이 있다. 모든 변위 및 재배향 운동은 두 로봇을 조정하여 이루어질 수 있다.

물품은 로봇 사이의 기계적 링크로서 작용한다. 이 링크는 로봇이 일 프레스에 물품을 남기고 다음 물품을 취하기 위해 빈 상태로 복귀하면 제거된다. 이 경우, 연결 바아가 로봇 사이에서, 또는 그리퍼 장치 사이에서, 또는/및 그리퍼 장치와 원래 위치 또는 홈 위치로 그리퍼를 되돌려 보내기 위한 시스템 사이에, 또는 그리퍼 장치와 로봇 위치 및/또는 속도를 보정하거나 동기화하기 위해 센서 등을 갖는 처리장치 사이에서 선택적으로 장착될 수 있다.

본 발명의 방법 및 시스템에 대한 더 완전한 이해는, 본 발명의 실제 실시형태를 개략적이고 비제한식의 설명으로 나타내는 첨부된 도면을 함께 취하여, 다음의 상세한 설명을 참조하여 이루어질 수 있다.

도 1 은 본 발명의 양태의 실시형태에 따라 개선된 물품 핸들러의 개략도를 나타낸다.

도 2 는 그 물품 처리 장치의 운동 시뮬레이션의 연속도를 나타내고 있다.

도 3 은 물품을 처리하는 한 로봇을 위한 알려진 연속 처리 (종래 기술) 를 나타낸다.

도 4 는 본 발명의 실시형태에 따른 물품 처리 장치가 장착된 2 개의 산업 핸들러 또는 각각의 로봇을 포함하는 시스템을 작동하는 방법의 흐름도를 나타낸다.

도 5 는 본 발명의 실시형태에 따른 물품 처리 장치가 각각에 설치된 2 개의 산업 핸들러를 포함하는 시스템의 개략도를 나타낸다.

도 1 은 산업 핸들러, 또는 로봇의 단부 요소를 나타내는 개략도로서, 이 예에서는 수직 축선인 제 6 축선 (A6) 이 나타나 있다. 강성 바아, 또는 아암을 포함하는 개선된 물품 핸들러 (1) 가 도시되어 있으며, 그 강성 바아, 또는 아암은 제 1 스위블 또는 조인트 수단 (2) 에 의해 산업 로봇 또는 핸들러의 단부 요소에 연결되도록 배치된 일 단부를 가지며 축선 (A6) 에 대해 회전이 자유롭다.

강성 바아의 다른 단부에는 그리퍼 (G) 또는 그리퍼 장치가 스위블 또는 조인트 수단 (3) 에 의해 배치되어 있다. 그리퍼 장치의 회전은 수직 축선 (여기서 A7 으로 도시됨) 을 중심으로 일어난다.

도 5 는 본 발명의 제 1 양태에 따라서 개선된 물품 처리 장치가 배치되어 있는 프레스 라인과 같은 시스템의 개략도를 나타낸다. 그 도면은 제 1 프레스 (P1) 및 제 2 프레스 (P2), 그리고 그 프레스들 사이에서 물품이 이동하는 방향인 프레스 라인 방향 (PL) 을 나타내고 있다. 두 로봇 (R1, R2) 이 2 개의 프레스 (P1, P2) 사이에 배치되어 있다. 각 로봇에는 강성 바아, 제 1 스위블 수단 (2) 및 제 2 배향 또는 변위 수단 (3) 을 포함하는 개선된 물품 핸들러 (1) 가 배 치되어 있다. 이 도면에는, 시계 방향 (3c) 으로 회전하도록 배치된 제 2 수단 (3) 이 도시되어 있다. 제 2 수단 (3) 은 요구되는 경우, 반시계 방향 (도시되지 않음) 으로도 회전할 수 있다.

도면은 또한 물품의 5 개의 연속적인 위치를 나타내며, 시작 위치 (P_A) 에서 제 1 프레스 (P1) 의 프레스 베드 상의 적소에 있는 물품이 있다. 위치 (P_B) 에서 물품은 집어 올려지고 프레스 라인 방향 (PL) 에 나란하게 직선으로 이동한다. 위치 (P_C) 에서 개선된 물품 핸들러 (1) 와 로봇 아암은 순간적으로 나란하게 정렬될 수 있으며, 이 실시형태에서 개선된 물품 핸들러 (1) 는 프레스 라인 방향 (PL) 에 대해 최대 90°까지 회전된다. 도면에서, 전체 로봇 아암은 도면의 명확성을 위해 생략되었으며, 단지 로봇 아암의 단부 요소만 도시되어 있다. 위치 (P_D) 에서 물품은 한 지점에 이른 상태이고 이 지점 후에 제 2 프레스 (P2) 에 삽입된다. 위치 (P_E) 는 프레스 배드 (2B) 상의 제 2 프레스 (P2) 에서 적소에 있는 물품을 나타내고 있다. 그리퍼 장치 (G) 는 프레스에 삽입되어 있지만, 로봇 및 개선된 처리 장치의 대부분은 프레스 외부에 남아 있다.

본 발명은 예컨대, WO2006/018459 에 기재되어 있는 바와 같이 물품을 선회 (추출 선회나 180 °선회) 시키지 않고, 직선으로 전달을 이룬다. 본 발명은 물품을 전달하기 위해 2 개의 표준 산업 로봇을 이용할 수 있지만, 두 로봇은 동기적 방식으로 움직여야 한다. 이는 한번에 1 개 이상의 로봇을 제어하기에 적 합하게 된 로봇 제어 유닛 (예컨대, ABB 에서 공급되는 다중운동 로봇 제어기) 을 이용하여 이루어진다.

2 개의 프레스 (P1, P2) 사이에서의 물품 전달의 과정에서, 물품은 개선된 물품 핸들러의 강성바 및 2 개의 조인트 (2, 3) 에 의해 두 로봇 사이에서 기계적 링크로서 작용하도록 배치된다. 이 링크는 로봇이 일 프레스에 물품을 남기고, 제 1 프레스 (P1) 로부터 다음 물품을 취하기 위해 빈 상태로 복귀하면 사라지게 되며, 그 링크는 로봇 사이에 연결바를 추가하거나, 그리퍼를 그 원래 위치로 되돌려 놓거나, 그리고/또는 다음 물품을 들어올리기 전의 동기화 작용 또는 보정 작용을 위해 마련해서 다시 이루어질 수 있다.

도 2 는 도면의 단순성을 위해 하나의 로봇만이 도시되어 있는 장치의 시뮬레이션 연속도로, 실제 단일 로봇의 실시형태를 나타내거나 제안하는 것은 아니다. 도 2a 는 그리퍼 장치에 부착된 장치를 유지하는 로봇을 나타내고 있다. 도 2b 는 물품과 그리퍼 장치를 제 1 프레스 (P1) 에서 제 2 프레스 (P2) 를 향해 이동시키는 로봇 (R1) 을 나타내고 있다. 도 2c 에서, 장치는 도 1 의 조인트 (2) 에 대응하는 로봇 아암의 단부 요소에 있는 축선을 중심으로 대략 45°정도로 회전하였고, 그리고 도 1 에 있는 제 2 배향 또는 변위 수단 (조인트 (3)) 에 대응하는 조인트를 중심으로 또한 회전된 것을 알 수 있다. 도 2d 는 화살표 (2c, 3c) 로 나타내는 시계방향 회전으로 제 2 프레스 (P2) 에 진입하는 물품을 나타내고 있다.

상기된 바와 같이, 본 발명은 두 로봇 사이의 기계적 링크로서 작용하도록 되어 있는 물품을 전달하기 위해 2 개의 표준 산업 로봇을 이용할 수 있다. 두 로봇은 1 개 이상의 로봇을 동시에 제어하는데 적절한 로봇 제어 유닛으로 로봇을 제어하여 최상으로 이루어지는 동기적인 방식으로 움직이는 것이 중요하다.

도 4 는 본 발명의 다른 양태에 따라서, 2 개의 프레스, 개선된 물품 핸들러가 각각 장착된 2 개의 산업 핸들러, 그리고 물품의 시스템을 위한 제어 방법의 흐름도를 나타내고 있다. 그 방법에서, 1 개 이상의 로봇을 동시에 제어할 수 있는 로봇 제어 유닛 또는 RCU 에 의해 두 로봇 (R1, R2) 의 각각에 동일한 명령이 주어진다. 제어 방법의 흐름도에 있는 블록에 대한 설명은 다음과 같다.

블록 (41): 제 1 프레스 (P1) 에서 물품을 집음; 이 물품은 예컨대 축선 (A6) 상에서 로봇 아암의 단부에 배치되어 있는 물품 핸들러 (1) 를 이용하여 각 로봇에 의해 유지되는 그리퍼에 의해 파지된다.

블록 (42): 물품을 들어올림; 두 로봇은 예컨대 축선 (A6) 의 운동으로 물품을 동시에 들어올린다.

블록 (43): 제 1 프레스 (P1) 에서 제 2 프레스 (P2) 로 가로방향 이동; 두 로봇은 예컨대, 축선 (A1) 의 운동 (회전) 으로 동시에 움직여 물품을 제 1 프레스 (P1) 로부터 제 2 프레스 (P2) 로 이동시킨다. 물품은 프레스 라인 방향 (PL) 에 나란한 곧은 수평선을 따른다. 각 로봇과 각 그리퍼 (G) 또는 그리퍼 장치 사이의 각 물품 핸들러 (1) 는 수직 축선 (A6, A7) 을 중심으로 회전하여, 각 로봇 아암에 대해 횡방향으로 물품을 변위시키고, 또한 두 로봇에 의해 유지되는 물품을 직선으로 이동시키도록 되어 있다. 축선 (A6) 상의 두 로봇의 로봇 아암의 단 부 요소는 적어도 부분적으로 프레스 라인과 나란하지 않은 경로를 따른다.

블록 (44): 제 2 프레스 (P2) 에 진입; 두 로봇이 제 2 프레스 (P2) 내로 물품을 이동시키며, 필요한 경우 선택적으로 대기 상태가 먼저 일어날 수 있다.

블록 (45): 물품을 위치시키고 풀어놓음; 두 로봇이 제 2 프레스 (P2) 에서 물품을 제자리에 내리거나 위치시킨다.

블록 (46): 올라와 프레스를 빠져나옴; 로봇이 제 2 프레스 (P2) 로부터 빈 그리퍼를 들어올려 후퇴시킨다.

블록 (47): 동기화 또는 보정; 선택적인 보정 단계가 제 2 프레스 (P2) 에서 물품을 내려놓은 후, 제 1 프레스 (P1) 에서 다음 물품을 집어올리기 전에 일어날 수 있다.

블록 (48): 제 2 프레스 (P2) 로부터 제 1 프레스 (P1) 로 가로방향 이동; 로봇들은 제 1 프레스 (P1) 를 향해 동시에 되돌아갈 수 있으며, 이 단계 동안에 동기화 또는 보정이 일어날 수 있다.

블록 (49): 대기; 로봇에 의해 제 1 프레스 (P1) 내로의 그리퍼의 이동 전에, 선택적으로 필요한 경우 대기 상태가 있을 수 있다.

따라서, 로봇 아암 단부 요소의 경로는 각 로봇의 축선 (A1) 을 중심으로 하는 회전의 중심을 갖는 원형 경로를 부분적으로 따르지만, 물품은 프레스 라인 방향 (PL) 에 나란한 직선을 따른다.

바람직하게는 적어도 1 개의 로봇은 적어도 2 개의 축선을 포함하는 표준 산업 로봇이다. 이 로봇은 ABB 의 WO2006/018459 (그 설명 전체가 참조로서 본 설명에 관련되어 있음) 에 기재된 산업 핸들러와 같은 산업 핸들러일 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 개선된 컴퓨터 프로그램 제품 또는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 방법은 1 개 이상의 컴퓨터 프로그램에 의해 관리되거나, 제어되거나 실행될 수 있다. 1 개 이상의 마이크로프로세서 (또는 프로세서 또는 컴퓨터) 는 여기서 설명되는 로봇 제어 유닛에 연결되거나 포함되는 중앙 처리 유닛 (CPU) 을 포함하며, 그 프로세서, PLC 또는 컴퓨터는 예컨대 도 4 를 참조하여 설명한 바와 같은 본 발명의 1 개 이상의 양태에 따른 방법의 단계를 실행한다. 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 컴퓨터 프로그램은 1 개 이상의 특별하게 개조된 컴퓨터 또는 프로세서 대신, 1 개 이상의 일반적인 목적의 산업용 마이크로프로세서, PCL 또는 컴퓨터에 의해 실행될 수 있음을 알 수 있다.

컴퓨터 프로그램은, 앞에서 설명된 방법을 위한, 그리고 예컨대 도 4 의 흐름도와 관련한 방정식, 알고리즘, 데이터, 저장 값, 계산, 동기화 등을 이용하여 컴퓨터 또는 프로세서가 본 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드 요소 또는 소프트웨어 코드부를 포함한다. 프로그램의 일부는 상기된 바와 같이 프로세서에 저장될 수 있지만, ROM, RAM, PROM, EPROM 또는 EEPROM 칩 또는 유사한 메모리 수단에 저장될 수도 있다. 프로그램, 또는 프로그램의 일부는 일부 또는 전체가 국부적으로 (또는 중앙적으로) 자기 디스크, CD-ROM 또는 DVD 디스크, 하드 디스크, 마그네토-광학 메모리 저장 수단과 같은 다른 적절한 컴퓨터 판독 매체에, 휘발성 메모리에, 플래시 메모리에, 펌웨어로서 저장될 수도 있으며, 데이터 서버 에 저장될 수 있다. 소니 메모리 스틱 (TM), USB 메모리 스틱 및 다른 제거가능 플래시 메모리와 같은 제거가능한 메모리 메디아를 포함하는 다른 공지된 적절한 매체, 하드드라이버 등도 사용될 수 있다. 프로그램은 부분적으로 인터넷과 같은 공공 네트워크를 포함하는 데이터 네트워크로부터 공급될 수 있거나 업데이트될 수 있다.

상기 설명이 본 발명의 실시형태를 예시하고 있지만, 첨부된 청구범위에서 규정된 바와 같이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 개시된 해법을 이룰 수 있는 몇몇 변형 및 변경이 존재한다.

Claims (25)

1. 물품을 처리하기 위한 적어도 2 개의 로봇 (R1, R2) 및 상기 적어도 2 개의 로봇의 제어를 위해 설치된 로봇 제어 유닛을 포함하는 시스템을 가동하는 방법으로서, 상기 로봇 각각은 6 개의 자유도를 갖고, 상기 로봇의 각각에는 물품 핸들러 장치가 설치되고, 그 물품 핸들러 장치는 단부 요소에 대한 강성 아암의 반경 운동을 위해 설치된 제 1 스위블 수단 (2) 에 의해 로봇의 아암의 단부 요소에 연결되는 일 단부를 갖는 강성 아암, 및 상기 강성 아암에 대한 그리퍼 수단의 자유 수동 회전을 위해 설치된 제 2 스위블 수단 (3) 에 의해 상기 강성 아암에 연결된 그리퍼 수단 (G) 을 포함하며,

   상기 적어도 2 개의 로봇이 물품을 집거나, 이동시키거나, 위치시키도록 하는 명령을 생성하는 단계, 및 그와 동시에 각 로봇에 상기 명령을 보내는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   제 1 프레스 (P1) 로부터 물품을 잡거나 조이거나 아니면 집도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   프레스 라인 방향 (PL) 에 나란한 직선의 수평한 경로를 따라 제 1 프레스로부터 제 2 프레스 (P2) 로 물품을 이동시키도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   제 1 프레스 (P1) 로부터 제 2 프레스 (P2) 로 이동된 물품을 위치시키도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   프레스 라인 방향 (PL) 에 나란한 직선의 수평한 경로를 따라 제 2 프레스 (P2) 로부터 제 1 프레스를 향해 후퇴하도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   제 1 프레스 (P1) 에서 다음 물품을 집기 전에 동기화 또는 보정 루틴이 실행되도록 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   적어도 2 개의 축선 (A1, A6) 에 대해 다수의 자유도로 실행되는 1 개 이상의 운동을 위해 두 로봇에 명령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 물품 처리용 장치 (1) 가 각각 설치된 2 개의 산업 핸들러의 제어를 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체에 있어서, 상기 프로그램은 컴퓨터 내로 공급되는 경우 컴퓨터가 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터 소프트웨어 수단을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
9. 삭제
10. 제 1 항에 따른 방법을 실행하기 위한 시스템으로, 물품을 처리하기 위한 적어도 2 개의 로봇 (R1, R2) 및 상기 적어도 2 개의 로봇의 제어를 위해 설치된 로봇 제어 유닛을 포함하며, 상기 로봇 각각은 6 개의 자유도를 갖고, 상기 로봇의 각각에는 물품 핸들러 장치가 설치되고, 그 물품 핸들러는 단부 요소에 대한 강성 아암의 반경 운동을 위해 설치된 제 1 스위블 수단 (2) 에 의해 로봇의 아암의 단부 요소에 연결되는 일 단부를 갖는 강성 아암, 및 상기 강성 아암에 대한 그리퍼 수단의 자유 수동 회전을 위해 설치된 제 2 스위블 수단 (3) 에 의해 상기 강성 아암에 연결된 그리퍼 수단 (G) 을 포함하는 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 로봇 제어 유닛은 다수의 로봇 또는 산업 핸들러의 제어를 위해 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
12. 삭제
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 시스템은 두 산업 핸들러 (R1, R2) 의 운동 또는 위치를 동기화하거나 보정하기 위한 센서 수단 또는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 로봇 제어 유닛에는 물품 처리용 장치 (1) 가 각각 배치된 1 개 이상의 로봇 또는 2 개의 산업 핸들러의 제어를 위한 컴퓨터 프로그램 수단이 설치되어 있으며, 상기 프로그램은 컴퓨터 내로 공급되는 경우 컴퓨터가 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터 소프트웨어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 로봇 제어 유닛에는 물품 처리용 장치 (1) 가 각각 배치된 1 개 이상의 로봇 또는 2 개의 산업 핸들러의 제어를 위한 컴퓨터 프로그램 수단이 설치되어 있으며, 상기 프로그램은 컴퓨터 내로 공급되는 경우 컴퓨터가 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터 소프트웨어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
16. 제 10 항에 있어서,

    상기 처리 장치 또는 각 로봇 (R1, R2) 의 그리퍼 수단 또는 그리퍼 장치는 각 처리 장치 또는 두 그리퍼 장치에 연결된 추가의 횡단 부재에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제

Images