KR102112994B1

KR102112994B1 - Vibration reduction processing method and device using synchronous control of robot

Info

Publication number: KR102112994B1
Application number: KR1020180037623A
Authority: KR
Inventors: 김태곤; 김효영; 이석우
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2020-05-21
Also published as: KR20190114629A

Abstract

본 발명은 부품의 수직 가공방법 및 가공장치에 있어 두 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치 및 이를 이용한 진동 저감 가공 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 가공물의 가공면을 가공하는 가공 로봇 및 상기 가공로봇의 반대면에 위치하여 상기 가공물에 발생하는 진동을 인식하고 저감시키도록 제어하는 진동저감 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치 및 이를 이용한 진동 저감 가공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration reduction processing apparatus using synchronous control of two robots and a vibration reduction processing method using the same in a vertical processing method and a processing apparatus of a part.
More specifically, the robot is characterized in that it comprises a machining robot for processing the machining surface of the workpiece and a vibration reduction robot positioned on the opposite side of the machining robot to control to recognize and reduce vibrations generated in the workpiece. It relates to a vibration reduction processing apparatus using a control and a vibration reduction processing method using the same.

Description

Vibration reduction processing method using synchronous control of robot and vibration reduction processing device using the same {VIBRATION REDUCTION PROCESSING METHOD AND DEVICE USING SYNCHRONOUS CONTROL OF ROBOT}

본 발명은 부품의 가공과정에서 발생하는 진동을 저감하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품을 수직으로 세워서 가공하는 방법에 있어 두 개의 로봇의 동기제어를 이용하여 부품의 가공과정에서 발생하는 진동을 저감하는 장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for reducing vibrations generated during the processing of a part, and more specifically, in a process of vertically standing a part, it occurs in the process of processing a part using synchronous control of two robots. The present invention relates to an apparatus for reducing vibration and a method using the same.

항공기, 조선, 에너지 등의 판재 부품은 대형의 곡면형상을 이루고 있다. 따라서 이러한 대형 곡면 형상의 판재 부품을 보다 정밀하게 가공하기 위해선 복잡하고 대형의 지그 구조물이 필요하다. 이 때문에 보다 정밀한 가공을 위해 판재 부품을 수평으로 하여 가공하는 방식이 일반적이다.Aircraft, shipbuilding, energy, and other plate parts have a large curved shape. Therefore, in order to more accurately process such a large-sized curved plate part, a complex and large jig structure is required. For this reason, it is common to process the plate parts horizontally for more precise processing.

다만, 판재 부품을 수평으로 하여 가공할 경우 대형 부품의 가공 정밀도 측면에서 유리할 수 있으나, 그 외 리벳팅, 디버링, 공정의 자동화, 이송, 검사 등 공정의 효율성 측면에 있어 불리한 점이 있다. 이와 달리 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하는 경우 수평으로 가공하는 방법과 비교할 때 위 공정의 효율성 측면에서 유리하여 상대적으로 생산 효율성이 크게 증대될 수 있다.However, if the plate parts are processed horizontally, it may be advantageous in terms of processing precision of large parts, but there are disadvantages in terms of process efficiency such as riveting, deburring, process automation, transfer, and inspection. On the contrary, when the plate parts are vertically processed, the efficiency of the above process is advantageous when compared to the horizontal processing method, which can increase the production efficiency relatively.

이러한 생산 효율의 증대를 위해 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하기 위한 기술이 제시되어 오고 있다. 다만, 판재 부품을 수직으로 세워서 절삭 가공하는 경우에는 수평으로 가공하는 경우와 비교하여 복잡한 지그 구조물이 필요하며, 가공 과정에서의 드릴 공정 등으로 인해 부품의 변형의 우려가 있고 진동이 많이 발생하여 가공의 정밀도 확보에 문제가 있다. 따라서 대형 판재를 수직으로 세워서 가공함으로써 생산의 효율성을 확보하면서도 가공의 정밀도 향상을 위해 부품의 진동과 변형을 저감시킬 수 있는 기술이 필요하다.In order to increase the production efficiency, a technique for vertically processing a sheet metal part has been proposed. However, in the case of vertically cutting the plate parts, a complicated jig structure is required compared to horizontal processing, and there is a risk of deformation of the parts due to the drilling process in the machining process, and vibration occurs. There is a problem in securing the precision. Therefore, there is a need for a technique capable of reducing vibration and deformation of parts in order to improve the precision of processing while securing the efficiency of production by vertically processing a large plate.

대한민국 등록특허번호 제10-2015-01172725호는 주변 진동으로 인한 다관절 로봇의 감속기 고장을 방지할 수 있는 진동 저감장치에 관한 기술을 제시한다. 상기 기술에 의할 경우 주변 진동의 영향을 감소시키어 다관절 로봇의 감속기에 부하와 진동을 저감시킴에 따라 다관절 로봇의 내구성 향상과 설비관리 유지비용의 절감 효과를 기대할 수 있다.Republic of Korea Patent No. 10-2015-01172725 proposes a technique for a vibration reduction device that can prevent the reducer failure of a multi-joint robot due to ambient vibration. According to the above technology, as the load and vibration are reduced in the reducer of the multi-joint robot by reducing the influence of ambient vibration, the durability of the multi-joint robot can be expected to reduce the maintenance cost of equipment.

다만, 상기 특허 기술인 진동 저감장치에 의하더라도 대형 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하는 방법에 적용함에는 한계가 있다. 따라서 대형 판재 부품을 수직으로 세워 가공함에 있어 가공 진동을 저감함으로써 가공의 생산성 증대와 함께 정밀도를 동시에 향상시킬 수 있는 방법에 대한 새로운 기술의 제시가 요구되는 실정이다.However, even with the above-described patented vibration reduction device, there is a limit to applying it to a method of vertically standing a large plate component. Therefore, there is a need to present a new technology for a method of simultaneously increasing the productivity and increasing the precision of machining by reducing the machining vibration in vertically processing large-sized plate parts.

대한민국 공개번호 10-2015-0112725 호Republic of Korea Publication No. 10-2015-0112725

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 대형 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하는 방법에 있어 가공의 정밀도를 확보하기 위해 두 개의 로봇의 동기제어를 이용하여 가공 과정에서 발생할 수 있는 부품의 진동을 저감하고 부품의 변형을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention for solving the above problems is to vibration of parts that may occur in the machining process by using the synchronous control of two robots to secure the precision of machining in the method of vertically processing large plate parts. It is to provide a method to reduce and prevent deformation of parts.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 부품의 수직 가공에서 이용되는 진동 저감 가공 장치에 있어서, 가공물의 가공면을 가공하는 가공 로봇 및 상기 가공로봇의 반대면에 위치하여 상기 가공물에 발생하는 진동을 인식하고 저감시키도록 제어하는 진동저감 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 장치를 제공한다.In the vibration reduction processing apparatus used in the vertical processing of parts to achieve the above object, the processing robot for processing the machining surface of the workpiece and located on the opposite surface of the machining robot to recognize the vibration generated in the workpiece and It provides a vibration reduction processing apparatus using a synchronous control of the robot, characterized in that it comprises a vibration reduction robot to control to reduce.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가공 로봇은 상기 가공물의 가공면에 위치하며, 상기 가공물을 가공하는 가공 스핀들부와 상기 가공 스핀들부를 지지하는 가공 본체부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the machining robot may be characterized in that it is located on the machining surface of the workpiece, and includes a machining spindle portion for processing the workpiece and a machining body portion for supporting the machining spindle portion.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 진동저감 로봇은 상기 가공물을 고정하는 지그부, 상기 가공물에 발생하는 진동 및 부하를 인식하고 측정하여 진동을 저감시키도록 제어하는 진동저감 모듈부 및 상기 지그부와 상기 진동저감 모듈부를 지지하는 진동저감 본체부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the vibration reduction robot includes a jig unit for fixing the workpiece, a vibration reduction module unit and the jig unit for controlling to reduce vibration by recognizing and measuring vibration and load generated in the workpiece. It may be characterized in that it comprises a vibration reduction body portion for supporting the vibration reduction module.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 진동저감 모듈부는 상기 가공물과 맞닿는 부분으로 상기 가공물의 부하와 진동을 받아들이는 접촉부, 상기 접촉부와 연결되어 상기 가공물의 진동을 완충 및 상쇄시키는 역할을 하는 댐퍼부, 전달된 상기 가공물의 진동과 부하를 인식하고 측정하는 센서부 및 상기 센서부에서 인식한 데이터를 바탕으로 상기 가공 로봇과 상기 진동저감 로봇을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the vibration reduction module unit is a portion in contact with the workpiece, a contact portion that receives load and vibration of the workpiece, and a damper portion connected to the contact portion to buffer and cancel vibration of the workpiece, It characterized in that it comprises a sensor for recognizing and measuring the vibration and load of the workpiece and a control unit for controlling the processing robot and the vibration reducing robot based on the data recognized by the sensor unit. have.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 댐퍼부는 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 관통하는 경우 상기 가공 스핀들부가 통과할 수 있도록, 상기 가공 스핀들부의 형상에 상응하여 중앙 공간을 빈 공간으로 형성하는 하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the damper portion is characterized in that to form a central space in an empty space corresponding to the shape of the machining spindle portion, so that the machining spindle portion can pass through when the machining spindle portion passes through the workpiece. can do.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 접촉부는 고분자 탄성중합체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the contact portion may be characterized by being formed of a polymer elastomer.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서부는 상기 가공물에 대한 상기 가공 스핀들에 의한 드릴 가공 시 가해지는 토크를 측정하여 힘과 진동을 인식하는 역각센서로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sensor unit may be characterized in that it comprises a reverse angle sensor that recognizes force and vibration by measuring the torque applied during drilling by the machining spindle with respect to the workpiece.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 가공로봇이 가공물의 가공면을 가공하는 단계, 상기 가공로봇의 가공으로 인해 상기 가공물에 부하와 진동이 발생하는 단계, 상기 가공물의 부하와 진동이 진동저감 로봇에 전달되는 단계, 상기 진동저감 로봇이 상기 가공물에 전해지는 힘의 크기, 방향, 진동 등을 측정하고 인식하는 단계 및 측정된 데이터를 기반으로 상기 진동저감 로봇이 상기 가공물의 진동을 저감시키도록 상쇄시키는 힘을 상기 가공물에 전달하도록 제어하는 단계를 포함하는 로봇의 동기제어를 이용한 진동 저감 가공 방법을 제공한다.The processing robot for achieving the above object is a step of processing the machining surface of the workpiece, a step of generating a load and vibration on the workpiece due to the machining of the machining robot, the load and vibration of the workpiece is transmitted to the vibration reducing robot Step, measuring and recognizing the magnitude, direction, vibration, etc. of the force transmitted to the workpiece by the vibration reducing robot, and the force to offset the vibration reducing robot so as to reduce the vibration of the workpiece based on the measured data. It provides a vibration reduction processing method using the synchronous control of the robot comprising the step of controlling to deliver to the workpiece.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가공로봇이 가공면을 가공하는 단계는 상기 가공로봇이 상기 가공물에 절삭 가공을 시작하는 가공 초기단계, 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 뚫고 들어가기 시작하는 굴진 단계 및 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 관통하는 관통 단계로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the machining robot machining the machining surface includes an initial machining stage in which the machining robot starts cutting the workpiece, an excavation stage in which the machining spindle part starts to penetrate the workpiece, and the It may be characterized in that the machining spindle portion is composed of a through step through the workpiece.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서부를 통해 인식한 상기 가공하는 단계의 힘과 토크를 바탕으로 상기 가공하는 단계의 각 단계에 상응하여 이를 상쇄시킬 수 있는 힘과 토크를 상기 댐퍼부를 통해서 상기 가공물에게 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control unit is based on the force and torque of the machining step recognized through the sensor unit, and the damper unit is capable of canceling the force and torque corresponding to each step of the machining step. Through it can be characterized in that the transfer to the workpiece.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 댐퍼부는 상기 가공 스핀들부가 상기 가공물을 관통하는 경우 상기 가공 스핀들부가 통과할 수 있도록, 상기 가공 스핀들부의 형상에 상응하여 중앙 공간을 빈 공간으로 형성하는 하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the damper portion is characterized in that the central space is formed as an empty space corresponding to the shape of the machining spindle portion, so that the machining spindle portion can pass through when the machining spindle portion passes through the workpiece. can do.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는 대형 판재 부품을 수평으로 가공하는 방법과 비교하여 수직으로 세워서 가공함으로써 리벳팅, 디버링, 검사, 자동화 이동 등의 측면에서 효율성 있는 공정이 가능하다. 따라서 상대적으로 생산의 효율이 우수하다는 장점이 있다.The effect of the present invention according to the configuration as described above is compared to a method of horizontally processing a large-sized plate component, and thus it is possible to perform an efficient process in terms of riveting, deburring, inspection, and automatic movement by vertically processing. Therefore, there is an advantage of relatively high production efficiency.

상기와 같은 구성에 다른 본 발명의 효과는 대형 판재 부품을 수직으로 세워서 발생할 수 있는 부품의 변형과 진동의 발생에 대하여 가공로봇과 진동저감 로봇의 동기제어를 이용하여 상기 부품의 변형 및 진동의 발생을 저감함으로써 부품 가공의 정밀성이 향상되는 효과가 있다. The effect of the present invention, which is different from the above-mentioned configuration, is that the deformation and vibration of the parts are generated by using the synchronous control of the machining robot and the vibration reduction robot against the occurrence of deformation and vibration of the parts that may occur by vertically erecting large plate parts. By reducing, there is an effect of improving the precision of component processing.

상기와 같은 구성에 다른 본 발명의 효과는 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention different from the above-described configuration are not limited to the above-described effects, and include all effects deducible from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention. do.

도 1은 기존의 부품을 수평으로 하여 가공하여 진동을 저감하는 장치에 관한 모식도이다.
도2는 본 발명에 따른 가공로봇과 진동저감 로봇의 동기제어를 이용하여 부품의 가공과정에서 발생하는 진동을 저감하는 방법의 흐름도이다.
도3은 가공로봇과 진동저감 로봇의 동기제어를 이용하여 부품의 가공과정에서 발생하는 진동을 저감하는 장치의 사용 상태도이다.
도4는 진동저감 로봇의 진동저감 모듈부의 확대도이다.1 is a schematic view of an apparatus for reducing vibration by horizontally processing an existing component.
2 is a flow chart of a method for reducing vibration generated in the machining process of a part using synchronous control of a machining robot and a vibration reducing robot according to the present invention.
Figure 3 is a state diagram of the use of a device for reducing the vibration generated in the machining process of the part using the synchronous control of the machining robot and the vibration reduction robot.
4 is an enlarged view of the vibration reduction module part of the vibration reduction robot.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "It also includes the case where it is. Also, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 기존의 주변 진동으로 인한 다관절 로봇의 감속기 고장을 방지할 수 있는 진동 저감 장치에 관한 모식도이다. 상기 기술에 의할 경우 주변진동의 영향을 감소시키어 다관절 로봇의 내구성 향상과 설비관리 유지비용의 절감을 통한 생산 효율의 증대를 가져오는 효과가 있다.1 is a schematic diagram of a vibration reducing device capable of preventing a reducer failure of a multi-joint robot due to existing ambient vibration. According to the above technology, it is possible to reduce the influence of ambient vibration, thereby increasing the durability of a multi-joint robot and increasing production efficiency through a reduction in maintenance cost of equipment.

다만 상기 기술은 판재 부품을 수직으로 세워서 가공하는 방법에 있어 진동을 저감하는 방법에는 적용하기에 적합하지 않다. 특히 항공기, 조선 등 대형의 곡면형상을 갖는 판재 부품을 수직으로 세워서 가공 시에는 상대적으로 훨씬 복잡한 지그 구조물이 필요하며 진동의 규모가 크기 때문에 상기 기술로는 원하는 수준의 진동저감 효과를 기대하기 어렵다.However, the above technique is not suitable for application to a method of reducing vibration in a method of vertically processing a plate component. In particular, a relatively much more complicated jig structure is required for vertically processing a plate part having a large curved surface shape such as an aircraft or shipbuilding, and since the magnitude of vibration is large, it is difficult to expect a desired level of vibration reduction effect with the above technique.

도2는 부품의 가공 과정에서 발생한 진동과 가공부하를 인식함으로써 두 개의 로봇, 가공로봇(100)과 진동저감 로봇(200)의 동기제어를 통해 부품에 발생할 수 있는 진동을 저감하는 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a method for reducing vibrations that may occur in a part through synchronous control of two robots, a processing robot 100 and a vibration reduction robot 200 by recognizing vibrations and processing loads generated during the processing of the parts. .

동기제어는 특정한 사건의 발생에 보조를 맞추어서 어느 시간 간격 내에 둘 이상의 프로세스가 진행하고 있는 경우 이들 프로세스 상호 간에 있어서 제어의 흐름을 정확하게 제어하기 위해 둔 기구와 방식을 의미한다. 본 발명은 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)이 마치 하나의 로봇과 같이 프로세스 상호 간 제어의 흐름을 제어하여 판재 부품의 가공 시에 발생하는 진동을 저감하는 가공 장치 및 이를 이용한 진동을 저감하는 가공방법에 관한 것이다.Synchronous control refers to the mechanism and method set to accurately control the flow of control between two processes when two or more processes are in progress within a certain time interval in keeping with the occurrence of a specific event. According to the present invention, the machining robot 100 and the vibration reducing robot 200 control a flow of control between processes as if they were one robot, and a processing device for reducing vibrations generated during the processing of plate parts and using the same It relates to a processing method for reducing vibration.

도2에 도시된 것과 같이 본 발명은 가공물(300)이 수직으로 세워진 상태에서 가공로봇(100)이 가공면을 가공하는 단계, 상기 가공로봇(100)의 드릴링 등으로 인한 가공으로 인해 상기 가공물(300)에 가공 부하가 전달되고 진동이 발생하는 단계, 상기 가공물(300)에 발생한 가공 부하와 진동이 상기 진동저감 로봇(200)에 전달되는 단계, 상기 진동저감 로봇(200)에게 전달된 가공부하와 진동을 인식하는 단계 및 인식된 데이터를 바탕으로 상기 가공물(300)의 진동 발생을 저감할 수 있도록 상기 가공로봇(100)과 이에 상응하여 상기 진동 저감로봇(100)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 2, the present invention is a process in which the processing robot 100 processes a machining surface in a state in which the processing object 300 is vertically erected, and the processing object due to processing due to drilling of the processing robot 100, etc. 300) the processing load is transmitted and vibration occurs, the processing load and vibration generated in the workpiece 300 are transmitted to the vibration reduction robot 200, the processing load transferred to the vibration reduction robot 200 And recognizing vibration and controlling the vibration reducing robot 100 and correspondingly the vibration reducing robot 100 so as to reduce vibration generation of the workpiece 300 based on the recognized data. It is characterized by.

도3에 도시된 것과 같이 본 발명은 가공 스핀들부(110)을 구비한 상기 가공로봇(100)과 진동 저감 모듈을 구비한 상기 진동저감 로봇(200)으로 구성된다. 수직으로 세워진 상기 가공물(300)을 기준으로 가공면에 해당하는 쪽에는 상기 가공로봇(100)이 위치하여 절삭 가공 공정을 하는 역할을 하며, 상기 가공면의 반대쪽 면에는 상기 진동저감 로봇(200)이 위치하여 상기 가공물(300)에 가해지는 가공부하와 이에 따라 발생한 진동을 하고 제어하는 역할을 한다.As shown in FIG. 3, the present invention is composed of the machining robot 100 having a machining spindle portion 110 and the vibration reducing robot 200 having a vibration reduction module. The machining robot 100 is positioned on the side corresponding to the machining surface, based on the vertically erected workpiece 300, and serves to perform a cutting process, and the vibration reducing robot 200 is disposed on the opposite side of the machining surface. This position serves to control and control the processing load applied to the workpiece 300 and the vibration generated accordingly.

부품을 수직으로 세워서 가공할 경우 수평으로 부품을 가공하는 방법과 비교하여 기계화된 로봇 장비의 리벳팅, 디버링, 검사 및 자동화 이송 등에 매우 유리하여 효율적인 공정을 도모할 수 있다. 즉, 상대적으로 우수한 생산 효율을 갖는다.When the part is vertically processed, it is very advantageous for riveting, deburring, inspection, and automated transportation of mechanized robot equipment compared to the method of processing the part horizontally, thereby promoting an efficient process. That is, it has a relatively good production efficiency.

상기 가공로봇(100)은 상기 가공 스핀들부(110)과 상기 가공 스핀들부(110)를 지지하는 가공로봇 본체부(120)로 구성된다. 상기 가공로봇(100)은 상기 가공 스핀들부(110)을 통하여 상기 가공물(300)을 절삭 가공 작업을 한다. 절삭 가공은 절삭공구로 재료를 깎아 가공하는 방법으로 상기 가공 스핀들부(110)은 선반, 드릴링 머신, 밀링 머신, 세이빙 머신 등 공작기계 중 어느 하나에 해당한다.The machining robot 100 is composed of the machining spindle part 110 and the machining robot body part 120 supporting the machining spindle part 110. The machining robot 100 cuts the workpiece 300 through the machining spindle 110. Cutting is a method of cutting a material with a cutting tool, and the machining spindle 110 corresponds to any one of a machine tool such as a lathe, drilling machine, milling machine, and saving machine.

상기 가공로봇(100)이 상기 가공물(300)을 가공하는 단계는 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)에 절삭 가공을 시작하는 가공 초기단계, 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)을 뚫고 들어가기 시작하는 굴진단계 및 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)을 관통하는 관통단계로 구성된다.In the machining robot 100, the machining of the workpiece 300 includes an initial stage of machining in which the machining spindle 110 starts cutting the workpiece 300, and the machining spindle 110 is the workpiece. It is composed of an excavation step of starting to penetrate through the 300 and the through step of passing through the workpiece 300 by the machining spindle part 110.

다만 상기 가공 스핀들부(110)가 절삭 공정을 통해 상기 가공물(300)을 가공하게 되면, 상기 수직으로 세워진 가공물(300)에는 필연적으로 수평으로 가공하는 방법과 비교하여 많은 진동이 발생하게 된다.However, when the machining spindle 110 processes the workpiece 300 through a cutting process, many vibrations are inevitably generated in the vertically erected workpiece 300 as compared to a horizontal machining method.

이러한 진동의 발생을 저감시키기 위하여 상기 진동저감 로봇(200)은 상기 가공면의 반대편에 위치한다. 상기 진동저감 로봇(200)은 상기 가공물(300)이 고정될 수 있도록 하는 지그 구조물로 구성된 지그부(210)와 상기 가공로봇(100)의 공정에 의해 상기 가공물에 가해지는 가공부하와 발생진동을 측정하여 인식하고 이를 통해 진동을 저감시킬 수 있도록 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)을 제어하는 진동저감 모듈부(220)를 포함한다.In order to reduce the occurrence of such vibration, the vibration reduction robot 200 is located on the opposite side of the machining surface. The vibration-reducing robot 200 generates a processing load and vibration generated on the workpiece by the process of the jig unit 210 and the processing robot 100 made of a jig structure that allows the workpiece 300 to be fixed. It includes a vibration reduction module unit 220 for controlling the processing robot 100 and the vibration reduction robot 200 so as to reduce the vibration through measurement and recognition.

지그는 부품을 가공할 때 사용되는 일종의 보조기구로서 일반적으로 양산품의 제작, 호환성을 갖는 부품의 제작 시 사용되며 부품을 정확하게 설치하여 고정하고 칼날 또는 공구를 강제적으로 안내하게 하는 설치구의 일종이다. 상기 지그부(210)는 상기 진동저감 모듈부(220)가 없다면 수직으로 세워진 대형의 부품인 상기 가공물(300)의 진동 발생을 억제하기 위해선 복잡한 지그 구조물을 갖출 것을 요한다. A jig is a kind of auxiliary device used when processing parts, and is generally used for manufacturing mass production and compatible parts. It is a type of installation tool that accurately installs and secures parts and guides blades or tools. The jig unit 210 is required to have a complex jig structure in order to suppress the occurrence of vibration of the workpiece 300, which is a large vertical component, without the vibration reduction module unit 220.

도4에서는 상기 진동저장 모듈부(220)가 보다 구체적으로 도시되어 있다. 상기 진동저감 모듈부(220)는 상기 가공물(300)과 맞닿는 부분인 접촉부(221), 상기 접촉부(221)와 연결되어 상기 가공물(300)의 진동 및 부하를 완충하고 상쇄하는 역할을 하는 댐퍼부(222), 상기 가공물(300)의 진동 및 가동 부하를 인식하는 센서부(223) 및 도시되어 있지 않으나 상기 센서부(223)를 통해 인식한 데이터를 바탕으로 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)을 동기제어 하는 제어부(224)를 포함한다.4, the vibration storage module unit 220 is more specifically illustrated. The vibration reduction module unit 220 is a contact portion 221, which is a portion in contact with the workpiece 300, and a damper portion connected to the contact portion 221 to buffer and cancel vibrations and loads of the workpiece 300 (222), the sensor unit 223 for recognizing the vibration and the moving load of the workpiece 300 and the processing robot 100 and the vibration based on data recognized through the sensor unit 223, although not shown It includes a control unit 224 for synchronous control of the reduction robot 200.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 접촉부(221)는 일실 상온에서 고무 탄성을 나타내는 고분자 탄성복합체로 구성되는 것을 특징으로 한다. 탄성복합체는 외력에 의하여 가역적으로 대변형을 신속하게 할 수 있으며 상기 가공물(300)의 강한 가공부하에 의해 형상이 변형되더라도 탄성으로 인해 본 형상으로의 회복이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, the contact portion 221 is characterized by being composed of a polymer elastic composite exhibiting rubber elasticity at room temperature. The elastic composite can rapidly reversibly deform largely by external force, and it is possible to recover to the present shape due to elasticity even if the shape is deformed by the strong processing load of the workpiece 300.

따라서 상기 접촉부(221)는 탄성복합체로 구성될 경우 대형 부품인 상기 가공물(300)의 큰 부하와 진동을 수용하여, 이를 상기 댐퍼부(222) 및 상기 센서부(223)가 인식할 수 있도록 전달하기에 적합하다. 다만 상기 접촉부(221)의 재료를 고분자 탄성복합체로 한정하는 것은 아니며 상기 접촉부(221)는 적합한 다른 모든 재료로 구성될 수 있다. Therefore, when the contact portion 221 is formed of an elastic composite, it receives a large load and vibration of the workpiece 300, which is a large part, and transmits it so that the damper portion 222 and the sensor portion 223 can recognize it. It is suitable for However, the material of the contact portion 221 is not limited to a polymer elastic composite, and the contact portion 221 may be made of all other suitable materials.

상기 접촉부(221)에 의해 전달된 상기 가공물(300)의 진동과 가공부하는 상기 댐퍼부(222)를 통해 상기 센서부(223)에 전달된다. 상기 댐퍼부는 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)을 관통하는 경우 상기 가공 스핀들부(110)가 통과할 수 있도록, 상기 가공 스핀들부(110)의 형상에 상응하여 중앙 공간을 빈 공간으로 형성할 수 있다.The vibration of the workpiece 300 transferred by the contact portion 221 and the processing portion are transmitted to the sensor portion 223 through the damper portion 222. The damper portion is an empty space in the center space corresponding to the shape of the machining spindle portion 110 so that the machining spindle portion 110 may pass through when the machining spindle portion 110 passes through the workpiece 300. Can be formed.

상기 센서부(223)는 상기 가공물(300)의 진동과 가공부하를 측정하여 인식하고 상기 센서부(223)이 인식한 데이터를 기반으로 상기 제어부(224)에서 상기 진동저감 로봇(200)과 상기 가공로봇(100)을 상호 제어한다. 특히 상기 댐퍼부(222)는 상기 가공물(300)의 진동 에너지를 흡수하는 완충기로서 역할을 함과 동시에 상기 제어부(224)의 제어를 받아 상기 가공물의 진동을 상쇄시키는 힘을 전달하는 역할을 한다. The sensor unit 223 measures and recognizes the vibration and the processing load of the workpiece 300 and based on the data recognized by the sensor unit 223, the vibration reducing robot 200 and the control unit 224 in the control unit 224 The processing robot 100 is mutually controlled. In particular, the damper portion 222 serves as a shock absorber that absorbs vibrational energy of the workpiece 300 and transmits a force that cancels vibration of the workpiece under the control of the control unit 224.

상기 댐퍼부(222)는 진동 댐퍼로 구성될 수 있다. 진동 댐퍼는 풀리 댐퍼 또는 댐퍼 풀리로 알려져 있으며 크랭크 축의 비틀림 진동을 감쇠하고 제어하는 역할을 한다. 진동 댐퍼는 댐핑 역할을 하는 매개체에 따라 고무 댐퍼와 비스코스 댐퍼가 있다.The damper portion 222 may be configured as a vibration damper. The vibration damper, also known as a pulley damper or damper pulley, serves to damp and control the torsional vibration of the crankshaft. The vibration damper has a rubber damper and a viscose damper according to a medium that plays a damping role.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 센서부(223)는 상기 가공 스핀들부(110)에 의한 드릴 등의 절삭 가공 시에 상기 가공물(300)에 가해지는 힘과 토크를 측정하여 진동을 인식하고 측정하는 역각센서(f/t센서)로 구성될 수 있다. 역각센서(f/t센서)는 촉각 센서의 하나로서 로봇에 가해지는 힘과 토크를 검출하는 장치이다. 힘과 토크를 가해서 하는 조정 작업 등 정밀한 조립이나 검사용 로봇에 유용한 역할을 하여 외부의 힘과 토크를 알고 적절하게 로봇을 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sensor unit 223 recognizes and measures vibration by measuring the force and torque applied to the workpiece 300 during cutting such as a drill by the machining spindle unit 110. It may be composed of a reverse angle sensor (f / t sensor). An inverse angle sensor (f / t sensor) is one of the tactile sensors and is a device that detects the force and torque applied to the robot. It plays a useful role in precise assembly or inspection robots, such as adjustment work by applying force and torque, so that the robot can be appropriately controlled by knowing external forces and torques.

다만 상기 센서부(223)의 센서 종류를 역각센서(f/t센서)로 한정하는 것은 아니며, 상기 센서부(223)은 상기 가공물(300)에 주어진 힘과 토크를 인식하여 측정하기에 적합한 다른 모든 센서를 사용할 수 있다.However, the sensor type of the sensor unit 223 is not limited to a reverse angle sensor (f / t sensor), and the sensor unit 223 recognizes the force and torque given to the workpiece 300 and is suitable for measurement. Any sensor can be used.

다음으로 상기 센서부(223)에 의해 측정된 진동과 가공부하를 전달받은 상기 제어부(224)는 상기 가공 스핀들부(110)과 상기 제어부의 진동저감 액츄에이터를 제어한다. 상기 가공 스핀들부(110)에 의한 드릴링, 라우팅, 밀링 등 판재의 절삭 가공 공정에 상응하여 상기 접촉부(221)와 상기 댐퍼부(222)를 상호 제어한다.Next, the control unit 224 receiving the vibration and the processing load measured by the sensor unit 223 controls the vibration reducing actuators of the processing spindle unit 110 and the control unit. The contact part 221 and the damper part 222 are mutually controlled in correspondence with a cutting process of a plate material such as drilling, routing, milling by the processing spindle part 110.

특히 상기 제어부(224)는 상기 가공 로봇(100)이 상기 가공물(300)을 가공하는 단계에 맞추어, 각 단게별로 상기 가공 과정에서의 상기 가공 스핀들부(110)에 의해 상기 가공물(300)에 가해진 힘과 토크를 상기 댐퍼부(222)를 통해 상쇄할 수 있도록 힘과 토크를 제공한다.Particularly, the control unit 224 is applied to the workpiece 300 by the machining spindle 110 in the machining process for each step according to the step in which the machining robot 100 processes the workpiece 300. Force and torque are provided to cancel the force and torque through the damper portion 222.

보다 상세하게는 상기 가공 스핀들부(110)가 상기 가공물(300)에게 주는 힘과 진동은 상기 가공 초기단계에서 최대치를 이룬다. 상기 굴진단계에서는 상대적으로 약한 힘과 진동이 주어지고, 상기 굴착단계에서는 상기 가공물(300)에 전해지는 힘과 진동은 최소치를 이룬다. 상기 제어부(224)는 상기 센서부를 통해 인신한 각 단계에 주어지는 상기 가공물(300)에 주어진 힘과 진동을 상쇄할 수 있도록 역방향의 힘과 진동을 상기 댐퍼부(220)를 이용하여 상기 가공물(300)에게 제공한다.More specifically, the force and vibration exerted by the machining spindle 110 on the workpiece 300 form a maximum in the initial stage of machining. In the excavation step, relatively weak force and vibration are given, and in the excavation step, the force and vibration transmitted to the workpiece 300 form a minimum value. The control unit 224 uses the damper unit 220 to apply force and vibration in the reverse direction so as to cancel the force and vibration given to the workpiece 300 given at each step drawn through the sensor unit. ).

즉, 상기 제어부(224) 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)이 하나의 로봇처럼 완전히 동기되어서 움직이도록 하여 상기 가공물(300)을 수직으로 세워서 가공함으로써 발생하는 진동을 상당부분 저감시키도록 제어한다. 이로 인해 상기 지그부(210)가 비교적 복잡하지 않은 지그 구조물을 가지더라도 부품의 가공에 있어 가공 정밀도를 증대시킬 수 있다.That is, the control unit 224, the processing robot 100 and the vibration reducing robot 200 is completely synchronized like one robot to move, thereby reducing the vibration generated by vertically processing the workpiece 300 to substantially reduce it. Control. Due to this, even if the jig portion 210 has a relatively uncomplicated jig structure, it is possible to increase the machining precision in the processing of parts.

정리하면 항공, 조선 등 대형의 곡면 형상을 갖는 판재 부품을 가공하는 방법에 있어, 수직으로 세워서 판재 부품을 가공하는 경우 수평으로 판재 부품을 가공하는 방법에 비해 생산효율이 우수하나 판재 부품의 진동으로 인해 가공의 정밀도에 문제가 발생한다. In summary, in the method of processing large-sized plate parts such as aviation, shipbuilding, etc., when vertically processing plate parts, the production efficiency is superior to the method of horizontally processing plate parts, but due to vibration of plate parts Due to this, a problem arises in the precision of processing.

본 발명은 상기 가공물(300)을 수직으로 세워 가공함으로써 생산의 효율을 도모함과 동시에 상기 가공로봇(100)과 상기 진동저감 로봇(200)의 동기제어를 통하여 상기 가공물(300)에 발생하는 진동을 저감시킴으로써 특별히 복잡한 지그 구조물을 요하지 않고도 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.The present invention promotes the efficiency of production by vertically processing the workpiece 300 and at the same time reduces vibration generated in the workpiece 300 through synchronous control of the machining robot 100 and the vibration reduction robot 200. By reducing, there is an advantage that the precision of machining can be improved without requiring a particularly complicated jig structure.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention.

100: 가공 로봇
120: 가공 스핀들부
120: 가공 본체부
200: 진동저감 로봇
210: 지그부
220: 진동저감 모듈부
221: 접촉부
222: 댐퍼부
223: 센서부
224: 제어부
230: 진동저감 본체부
300: 가공물100: processing robot
120: machining spindle
120: processing body
200: vibration reduction robot
210: jig section
220: vibration reduction module
221: contact
222: damper section
223: sensor unit
224: control unit
230: vibration reduction body
300: workpiece

Claims

In the vibration reduction processing apparatus used for vertical processing of large plate parts,
A machining robot that processes a machining surface perpendicular to the ground; And
It includes a vibration reduction robot located on the opposite surface of the processing robot to control to recognize and reduce the vibration generated in the workpiece,
The machining robot includes a machining spindle part that processes the workpiece while in contact with one surface of the workpiece, and a machining body part that supports the machining spindle,
The vibration reduction robot includes a jig portion for fixing the workpiece, a vibration reduction module unit for recognizing and measuring vibrations and loads generated in the workpiece to reduce vibration, and vibrations supporting the jig unit and the vibration reduction module unit It includes a reduction body portion,
The vibration reduction module unit is at least one contact portion that receives the load and vibration of the workpiece in contact with the workpiece, a damper portion connected to the contact portion to dampen and cancel the vibration of the workpiece, the vibration of the transferred workpiece It includes a sensor unit that recognizes and measures the load,
The machining spindle portion is extended to be perpendicular to the workpiece to contact the machining surface of the workpiece,
The vibration reduction module unit is positioned to face the other surface of the workpiece and face the reference to the workpiece,
The at least one contact portion vibration reduction processing apparatus using the synchronous control of the robot, characterized in that the point contact.

delete

According to claim 1,
The vibration reduction module unit further comprises a control unit for controlling the processing robot and the vibration reduction robot based on the data recognized by the sensor unit Vibration reduction processing apparatus using synchronous control of the robot, characterized in that.

The method of claim 4,
The damper portion vibrates using the synchronous control of the robot, characterized in that a central space is formed in an empty space corresponding to the shape of the machining spindle portion so that the machining spindle portion can pass when the machining spindle portion passes through the workpiece. Reduced processing equipment.

The method of claim 4,
The contact portion is formed of a polymer elastomer, vibration reduction processing apparatus using synchronous control of the robot.

The method of claim 4,
The sensor unit is a vibration reduction processing apparatus using a synchronous control of the robot, characterized in that it consists of a reverse angle sensor for recognizing force and vibration by measuring the torque applied when drilling by the machining spindle portion with respect to the workpiece.

In the vibration reduction method used for vertical processing of large plate parts,
A machining robot processing a machining surface perpendicular to the ground;
Generating load and vibration on the workpiece due to the processing of the machining robot;
Transmitting the load and vibration of the workpiece to a vibration reduction robot;
Measuring and recognizing the magnitude, direction, and vibration of the force transmitted to the workpiece by the vibration reduction robot; And
And controlling the vibration reducing robot to transmit a force to cancel the vibration to reduce the vibration of the workpiece, based on the measured data, to the workpiece.
The machining robot includes a machining spindle part that processes the workpiece while in contact with one surface of the workpiece, and a machining body part that supports the machining spindle,
The vibration reduction robot includes a jig portion for fixing the workpiece, a vibration reduction module unit for recognizing and measuring vibrations and loads generated in the workpiece to reduce vibration, and vibrations supporting the jig unit and the vibration reduction module unit It includes a reduction body portion,
The vibration reduction module unit is at least one contact portion that receives the load and vibration of the workpiece in contact with the workpiece, a damper portion connected to the contact portion to dampen and cancel the vibration of the workpiece, the vibration of the transferred workpiece It includes a sensor unit that recognizes and measures the load,
The machining spindle portion is extended to be perpendicular to the workpiece to contact the machining surface of the workpiece,
The vibration reduction module unit is positioned to face the other surface of the workpiece and face the reference to the workpiece,
The at least one contact portion vibration reduction processing method using the synchronous control of the robot in point contact.

delete

The method of claim 8,
The machining robot machining the machining surface includes an initial machining stage in which the machining robot starts cutting the workpiece, an excavation stage in which the machining spindle starts to penetrate the workpiece, and the machining spindle penetrates the workpiece. Vibration reduction processing method using the synchronous control of the robot, characterized in that consisting of a through step.

delete

The method of claim 8,
The vibration reduction module unit vibration reduction processing method using the synchronous control of the robot, characterized in that it further comprises a control unit for controlling the processing robot and the vibration reduction robot based on the data recognized by the sensor unit.

The method of claim 12,
The control unit transmits a force and torque capable of canceling the force and torque corresponding to each step of the machining step to the workpiece through the damper portion based on the force and torque of the machining step recognized through the sensor portion. Vibration reduction processing method using synchronous control of robot.

The method of claim 12,
The damper portion vibrates using the synchronous control of the robot, characterized in that a central space is formed in an empty space corresponding to the shape of the machining spindle portion so that the machining spindle portion can pass when the machining spindle portion passes through the workpiece. Reduction processing method.

The method of claim 12,
The contact portion is formed of a polymer elastomer, vibration reduction processing method using the synchronous control of the robot.

The method of claim 12,
The sensor unit is a vibration reduction processing method using a synchronous control of the robot, characterized in that it consists of a reverse angle sensor for recognizing force and vibration by measuring the torque applied during drilling by the machining spindle portion on the workpiece.