KR0180977B1

KR0180977B1 - 5 axis robot

Info

Publication number: KR0180977B1
Application number: KR1019950011253A
Authority: KR
Inventors: 신인승; 김재은
Original assignee: 김정국; 현대중공업주식회사
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR960040574A

Abstract

본 발명은 X, Y, Z축 외에 2가지의 운동방향이 추가되어 5방향으로의 작업자세가 가능한 5축 로보트에 대한 것으로 특징적인 구성은 기둥에 지지된 X축프레임과, 제1모터의 동력으로써 상기한 X축프레임을 따라 좌,우 이송할 X축 슬라이더 플레이트로 이루어진 X방향 이동기구와, 상기한 X축 슬라이더 플레이트의 내부에 지지된 채 제2모터의 동력으로써 전,후 이동가능한 Y축프레임으로 이루어진 Y방향 이동기구와, 상기한 Y축프레임의 끝단에 형성된 감합부에 세로로 끼워진 채, 측편으로 래크를 가지는 Z축프레임과, 상기한 래크에 치합하되 제3모터로서 정,역 회전하는 피니언으로 이루어진 Z방향 이동기구와, 상기한 Z축프레임의 상단부 위에 마련된 한쌍의 제4모터와 제5모터, 상기한 모터들의 아래에 마련된 기어군에 의해 동력을 전달받되, 상기한 Z축프레임의 내부에서 지지간에 의해 세로로 매설된 이중의 스플라인축, Z축 프레임의 아래에 위치한채 상기한 스플라인축으로부터 동력을 전달받아 일을 하며, 하단에 틀척이 마련된 리스트어셈브리로 이루어진 회전운동기구로 구성하여 상기한 스플라인축을 통해 전달되는 제4모터의 동력이 리스트어셈브리를 자체 회전시킬 수 있도록 하고, 상기한 스플라인축을 통해 전달되는 제5모터의 동력이 상기한 리스트어셈브리를 회동운동 시킬 수 있도록 하는데 있는 것이다.The present invention relates to a five-axis robot that can be operated in five directions by adding two movement directions in addition to the X, Y, Z axis, characterized in that the X-axis frame supported on the pillar and the power of the first motor An X-direction moving mechanism comprising an X-axis slider plate to move left and right along the X-axis frame, and a Y-axis movable forward and backward by the power of the second motor while being supported inside the X-axis slider plate. A Y-direction moving mechanism made of a frame, a Z-axis frame having a rack on its side, vertically inserted into a fitting portion formed at the end of the Y-axis frame, and engaged with the rack, and being rotated forward and reverse as a third motor. Z-direction movement mechanism consisting of a pinion and a pair of fourth and fifth motors provided on the upper end of the Z-axis frame, the gear group provided below the motors, but the Z shaft Double spline shaft vertically buried by supporting part in the inside of the frame, the rotary motion mechanism consisting of a list assembly provided with a frame chuck at the bottom while receiving power from the spline shaft located under the Z-axis frame. The power of the fourth motor transmitted through the spline shaft to rotate the wrist assembly itself, the power of the fifth motor transmitted through the spline shaft can rotate the wrist assembly. It is to ensure that.

Description

5-axis robot

제1도는 본 발명의 전체를 보인 좌측면도.1 is a left side view showing the whole of the present invention.

제2도는 본 발명의 우반부를 보인 정면도.2 is a front view showing the right half of the present invention.

제3도는 본 발명의 요부구성을 보인 사시도.3 is a perspective view showing the main portion of the present invention.

제4도는 본 발명의 Z축프레임의 요부를 보인 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing the main portion of the Z-axis frame of the present invention.

제5도는 본 발명의 손목부의 작동상태를 보인 예시도.5 is an exemplary view showing an operating state of the wrist portion of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : X방향 이동기구 2 : Y방향 이동기구1: X direction moving mechanism 2: Y direction moving mechanism

3 : Z방향 이동기구 4 : 회전운동기구3: Z direction movement mechanism 4: rotation movement mechanism

5 : 리스트 어셈블리 11 : 기둥5: list assembly 11: column

12 : X축프레임 13 : 제1모터12: X axis frame 13: 1st motor

14 : 슬라이더 플레이트 21 : 래크14: slider plate 21: rack

22 : Y축프레임 23 : 제2모터22: Y axis frame 23: 2nd motor

31 : 제3모터 32 : Z축프레임31: 3rd motor 32: Z axis frame

33 : 래크 34 : 피니언33: rack 34: pinion

41, 42 : 모터 43 : 기어군41, 42: motor 43: gear group

44, 45 : 스플라인축 46 : 지지간44, 45: spline shaft 46: support

51 : 감속기 52 : 툴척51: reducer 52: tool chuck

본 발명은 각종기계에 있어서 각종작업공구를 물려 일을 하고 제품을 로딩시키는 등 각종 작업에 사용하는 로보트에 대한 것으로 더 자세히 말하자면 X, Y, Z축 외에 2가지의 운동방향이 추가되어 5방향으로의 작업자세가 가능한 5축 로보트에 대한 것이다.The present invention relates to a robot used for various tasks such as work by loading various work tools and loading products in various machines, and more specifically, two movement directions in addition to the X, Y, and Z axes are added in five directions. This is for a 5-axis robot with a working posture of.

종래의 일반적인 각종기계에서는 중량물을 이송하기 위해 전용장비를 설치하던가 수동 라인에서는 작업자가 직접 핸들링을 할 수 있는 호이스트를 설치하여 사용하였으며, 더욱 발전된 장비로는 워크피스 핸들링(WORK PIECE HACKLING)용으로 간이형 로더(LOADER)를 사용하는데 여기서는 3축미만의 기구로 된 것, 또 에저 실린더로 작동하는 것, 기계전체의 무게가 큰 중량물은 취급하지 못하며, 설치 비용이 많이 들어 바람직하지 못한 것이었다.In general, various machines are equipped with dedicated equipment to transfer heavy loads, or manual lines are equipped with hoists that can be directly handled by workers. More advanced equipment can be used for WORK PIECE HACKLING. Type loaders are used, which are less than three-axis mechanisms, operate by edge cylinders, and do not handle heavy weights of the entire machine and are expensive due to high installation costs.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안해 이를 보완하고자 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 좁은 공간내에 설치가 가능하도록 하여 공장내부의 공간을 넓게 활용할 수 있으며 가공물을 공작기계에 핸들링할 수 있도록 하고, 철차나 버스의 지붕등 대형작업물의 옹접이 가능하도록 하는데 있는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the main object of the present invention is to be able to install in a narrow space so that the space inside the factory can be widely used and the workpiece can be handled by a machine tool. It is to enable the retaining of large works such as the roof of a train or a bus.

이를 위한 특징적인 구성은 지지된 X축프레임과, 제1모터의 동력으로써 상기한 X축프레임을 따라 좌, 우 이송할 X축 슬라이더 플레이트로 이루어진 X방향 이동기구와, 상기한 X축 슬라이더 플레이트의 내부에 지지된채 제2모터의 동력으로써 전, 후 이동가능한 Y축프레임으로 이루어진 Y방향 이동기구와, 상기한 Y축 프레임의 끝난에 형성된 감합부에 세로로 끼워진 채, 측편으로 래크를 가지는 Z축프레임과, 상기한 래크에 치합하되 제3모터로서 정, 역 회전하는 피니언으로 이루어진 Z방향 이동기구와, 상기한 Z축프레임의 상단부 위에 마련된 한쌍의 제4모터와 제5모터, 상기한 모터들의 아래에 마련된 스퍼기에 의해 동력을 각각 전달받되, 상기한 Z축프레임의 내부에서 지지간에 의해 세로로 매설된 이중의 스폴라인축, Z축프레임의 아래에 위치한 채 상기한 스폴라인축으로부터 베벨기어에 의해 동력을전달받아 일을 하며, 하단에 툴척이 마련된 리스트어셈블리로 이루어진 회전운동기구로 구성하여 상기한 제4모터의 동력을 스퍼기에 의해 스플라인축의 외축을 통해 동력이 전달되고 리스트어셈브리에서 스플라인축 외측의 회전력을 베벨기어로서 전달받아 툴척 자체를 회동시킬 수 있도록 하고, 상기한 제5모터의 동력을 스퍼기어에 의해 스플라인축의 내측을 통해 동력이 전달되고 리스트어셈블리에서 스프라인축 내측의 회전력을 베벨기어로서 전달받아를 툴척자체를 회전운동 시킬 수 있도록 하는데 있는 것이다.A characteristic configuration for this is an X-direction moving mechanism consisting of a supported X-axis frame, an X-axis slider plate to be moved left and right along the X-axis frame by the power of the first motor, and the X-axis slider plate. A Y-direction moving mechanism composed of a Y-axis frame that is movable forward and backward by the power of the second motor while being supported therein, and Z having a rack on the side while being vertically fitted to the fitting portion formed at the end of the Y-axis frame. A Z-direction moving mechanism composed of an axial frame, a pinion engaged with the rack but rotating forward and reverse as a third motor, a pair of fourth and fifth motors provided on the upper end of the Z-axis frame, and the motor described above. The power is transmitted by sputters provided under the field, respectively, and the dual spline shafts vertically buried by the supporter inside the Z-axis frame are positioned below the Z-axis frame. It works by receiving power from a spline shaft by a bevel gear, and consists of a rotary motion mechanism consisting of a wrist assembly provided with a tool chuck on its lower end to drive the power of the fourth motor through the outer shaft of the spline shaft by a sputter. And the rotation force outside the spline shaft is transmitted as the bevel gear in the wrist assembly, so that the tool chuck itself can be rotated, and the power of the fifth motor is transmitted through the inside of the spline shaft by the spur gear and the list assembly In order to receive the rotational force inside the spline shaft as a bevel gear to rotate the tool chuck itself.

이하 첨부도면에 따라 본 발명의 상세한 구성 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the detailed configuration and effect of the present invention according to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명의 좌측면을 보인을 것이고, 제2도는 본 발명의 일부를 생략해 보인 정면도이다.1 is a left side view of the present invention, and FIG. 2 is a front view showing a part of the present invention.

제2도를 통해 X방향 이동기구(1)를 볼 수 있는데 도면에서 보듯이 기둥(11)에 지지된 X축프레임(12)이 가로로 배치되어 있고, 그 위에는 제1모터(13)에 의해 좌. 우 즉 X방향으로 이동이 가능한 X축슬라이더 플레이트(14)가 있다.2, the X-direction moving mechanism 1 can be seen. As shown in the drawing, the X-axis frame 12 supported by the column 11 is disposed horizontally, and the first motor 13 is disposed thereon. Left. In other words, there is an X-axis slider plate 14 that is movable in the X direction.

또한 이 슬라이더 플레이트(14)는 상반부가 요( )형으로 되어 있으며, 제1 도와 제3도에서 보듯이 Y방향 이동기구(2)를 볼 수 있다.In addition, the upper half of the slider plate 14 has a yaw shape, and as shown in FIGS. 1 and 3, the Y-direction moving mechanism 2 can be seen.

즉, 슬라이더 플레이트(14)의 안쪽이 놓여진 채 래크(21)를 가지는 Y축프레임(22)이 있는데 상기한 슬라이더 플레이트(14)의에 부착된 졔2모터(23)가 피니언을 정해야 역회전 시키므로서 앞, 뒤로 움직이는 것이고, 또한 상기한 Y축프레임(22)의 정면부에는 Z축프레임(32)이 감합되어 있어 Z방향 이동기구(3)볼 수 있다.That is, there is a Y-axis frame 22 having a rack 21 with the inner side of the slider plate 14 placed thereon, so that the X2 motor 23 attached to the slider plate 14 rotates only when the pinion is set. It moves forward and backward, and the Z-axis frame 32 is fitted to the front portion of the Y-axis frame 22, so that the Z-direction moving mechanism 3 can be seen.

이는 제3도 또는 제4도에서 보듯이 Y축프레임(22)의 끝난 측편에 부착된 제3모터(33)가 그 안쪽의 피니언(34)를 회전시키고, 이 피니언(34)은 상기의 Z축프레임(32)를 상하로 이동시키게 되어 있는 것이다.This is because the third motor 33 attached to the end side of the Y-axis frame 22 rotates the inner pinion 34 as shown in FIG. 3 or 4, and the pinion 34 is the above Z. The shaft frame 32 is to be moved up and down.

이상은 기존의 3축 로보트와 대동소이하며, 본 발명에서는 다음과 같은 별도의 회전운동기구(4)부분이 추가로 설치된다.The above is about the same as the existing three-axis robot, in the present invention, the following separate rotary motion mechanism 4 is additionally installed.

제3도 및 제4도에서 보듯이 상기한 Z축프레임(32)의 상단부 위에는 제4모터(41)와 제5모터(42)가 마련되어 있고, 이는 그 아래의 스퍼기어군(43)를 통해 Z축프레임(32)의 내부에 매설된 스플라이축(44)(45)에 전달된다.As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the fourth motor 41 and the fifth motor 42 are provided on the upper end of the Z-axis frame 32, through the spur gear group 43 below. It is transmitted to the splice shafts 44 and 45 embedded in the Z-axis frame 32.

스플라인축 내외축(44)(45)은 이중의 축으로서 지지간(46)들에 의해 지지되며, 상기한 Z축 프레임(32)의 하단 리스트 어셈브리(5)의 내측으로는 제4모터(41)오 제5모터(42)의 동력을 최동적으로 베벨기어군(53)(53')에 의해 툴척(52)에 작동력을 전달시키는 것이다.The spline shaft inner and outer shafts 44 and 45 are supported by the support shafts 46 as dual shafts, and the fourth motor (3) is provided inside the lower wrist assembly 5 of the Z-axis frame 32. 41) The driving force of the fifth motor 42 is transmitted to the tool chuck 52 by the bevel gear groups 53 and 53 '.

리스트 어셈브리(5)는 측편으로 감속기(51)를 그 아래에는 툴척(52)이 마련되어 있다.The wrist assembly 5 is provided with a reduction gear 51 on the side, and a tool chuck 52 below.

도면중 미설명 부호 15, 25, 35는 다자박스이고, 16, 26, 36은 케이블이다.In the drawings, reference numerals 15, 25, and 35 denote multi-boxes, and 16, 26, and 36 cables.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 설명한다.The following describes the operating state of the present invention configured as described above.

본 발명의 로보트는 상기한 X축프레임(12)상에서 X방향 이동기구(1), Y방향 이동기구(2), Z방향 이동기구(3), 그리고 회전운동기구(4)를 각각 2셋트로 구비하여 X축프레임(12)의 좌반부와 우반부를 반분하여 각각 구동할 수 있고, 또 동시에 구동시켜 사용할 수도 있다.The robot of the present invention comprises two sets of the X-direction moving mechanism 1, the Y-direction moving mechanism 2, the Z-direction moving mechanism 3, and the rotary motion mechanism 4 respectively on the X-axis frame 12. In addition, the left half portion and the right half portion of the X-axis frame 12 can be half-driven, and can also be driven at the same time.

X방향 이동이구(1)는 제1모터(13)를 구동시켜 X축 슬라이더 플레이트(14)가 좌. 우 X방향으로 이동할 수 있게 하는 것이고, 그 전원은 상측의 단자박스(15)로부터 케이블(16)을 통해 공급받는다.The X-direction moving tool 1 drives the first motor 13 so that the X-axis slider plate 14 is left. It is to be able to move in the right X direction, the power is supplied through the cable 16 from the upper terminal box (15).

Y방향 이동기구(2)는 슬라이더 플레이트(14)의 측편에 마련된 제2모터(23)를 구동시켰을 때 그 피니언(도시하지 않았음)이 슬라이더 플레이트(14)에 안치된 Y축프레임(22)의 측편에 부착된 래크(21)를 이동시키므로서 전, 후로 이동이 가능한 것이며, 이 역시 단자박스(25)로부터 케이블(26)을 통해 전원을 공급받는다.When the Y-direction moving mechanism 2 drives the second motor 23 provided on the side of the slider plate 14, the Y-axis frame 22 in which the pinion (not shown) is placed on the slider plate 14 is placed. It is possible to move back and forth by moving the rack 21 attached to the side of the, this also receives power from the terminal box 25 through the cable 26.

Z방향 이동기구(3)는 Z축프레임(32)이 상기한 Y축프레임(22)의 선단김합부(30)에 감합된 채 상. 하 이동이 가능한데 이때는 Y축프레임(22)의 측편에 부착된 제3모터(33)가 피니언(34)를 회전시키고, 또 여기에 치합된 래크(31)가 상하 이동하므로서 Z축프레임(32)이 상, 하 이동할 수 있게 되는 것이고, 단자박스(35)로부터 케이블(36)를 통해 전원을 공급받는다.The Z-direction moving mechanism 3 is such that the Z-axis frame 32 is fitted to the distal end engaging portion 30 of the Y-axis frame 22 described above. In this case, the third motor 33 attached to the side of the Y-axis frame 22 rotates the pinion 34, and the rack 31 engaged with the Z-axis frame 32 moves up and down. This will be able to move up and down, and receives power from the terminal box 35 through the cable 36.

한편, 회전운동기구(4)는 Z축프레임(32)의 상반부에 마련된 제4모터(14)와 제5모터(42)로서 구동하는데 이들 모터의 구동력은 그 아래에 내장된 스퍼기어군(43)에 전달되고, 스퍼기어군(43)에서 적당한 힘으로 변환된 동력은 각각 스플라인축 내외측(44)(45)따라 Z축프레임(32)의 아래에 마련된 리스트 어셈브리(5)의 내측으로 스플라인축 내외측(44)(45)의 하단에서 회전력을 각각의 베벨기어군(53)(53')를 통해를 툴척(52)에 각각 회동, 회전력을 전달되는데 이 리스트 어셈브리(5)는 저면부에 툴척(52)이 마련되어를 있을 뿐만 아니라 측편으로 감속기(51)를 가지고 있어 원하는 회전수 및 회동구간에 맞게 작동될 수 있도록 하게 되는 것이다.On the other hand, the rotary motion mechanism 4 is driven as the fourth motor 14 and the fifth motor 42 provided in the upper half of the Z-axis frame 32, the driving force of these motors is a spur gear group 43 built therein. ), And the power converted into a suitable force in the spur gear group 43 is respectively inside the wrist assembly 5 provided below the Z-axis frame 32 along the spline shaft inner and outer sides 44 and 45, respectively. The rotating force is transmitted to the tool chuck 52 through the bevel gear groups 53 and 53 'at the lower ends of the spline shaft inner and outer sides 44 and 45, respectively. Tool chuck 52 is provided on the bottom, as well as having the reducer 51 on the side to be able to operate according to the desired number of revolutions and rotation section.

이를 더 자세히 설명하자면 제4모터(41)는 그 동력을 스퍼기어(43)에 의해 스플라인축 외축(44)으로 전달하여 하단에서 리스트 어셈브리(5)내측의 베벨기어(53)에 의해 툴척(52)을 보듯이 제자리에서 Z방향에 대해 좌. 우로 회동할 수 있도록 하며, 제5모터(42)는 그 동력을 스퍼기어(43)에 의해 스폴라인측 내측(45)를 통해 전달하되 하단에서 리스트 어셈브리(5)가 내측의 베벨기어(53')에 의해 툴척(52)를 제4도에서 보듯이 Z방향으로 축으로 회전운동하도록 하는 것이다.To explain this in more detail, the fourth motor 41 transmits its power to the spline shaft outer shaft 44 by the spur gear 43 and the tool chuck by the bevel gear 53 inside the wrist assembly 5 at the bottom. 52) Left to right in Z direction. The fifth motor 42 transmits its power through the spline side inner 45 by the spur gear 43, but the lower assembly 5 is the inner bevel gear 53 at the lower end thereof. ') To rotate the tool chuck 52 in the Z direction as shown in FIG.

따라서 위에서 자세히 설명한바와 같은 본 발명은 공구 또는 제품을 파지시켜 작동하되, 기준의 X방향 이동기구(1) Y방향 이동기구(2), Z방향 이동기구(3)로서 이루어지는 3방향의 작업 외에 파지된 공구나 제품을 회전시켜 주는 기능과 이를 회종시켜 주는 기능 2가지가 추가 되어 있기 때문에 보다 다양하고 폭넓은 작업을 할 수 있으므로 유용한 것이다.Therefore, the present invention as described in detail above is operated by holding the tool or the product, the grip in addition to the three-way operation consisting of the reference X direction moving mechanism (1) Y direction moving mechanism (2), Z direction moving mechanism (3) It is useful because it can do more diverse and wider work because it adds two functions to rotate the old tool or product and to convert it.

Claims

Left along the above-mentioned X-axis frame by the power of the X-axis frame 12 supported by the pillar 11 and the 1st motor 13. An X-direction moving mechanism 1 composed of a slider plate 14 to be conveyed right; A Y-direction moving mechanism (2) composed of Y-axis frames (22) as much as possible before and after being supported by the power of the second motor (23) while being supported inside the X-axis slider plate (14); While being vertically fitted into the fitting portion 30 formed at the end of the Y-axis frame 22, it is engaged with the Z-axis frame 32 having the rack 31 on the side and the rack 31, and the third A motor 33, comprising: a Z-direction moving mechanism 3 composed of pinions 34 rotating forward and reverse; Power is transmitted by a pair of fourth motor 41 and fifth motor 42 and the spur gear group 43 provided below the motors, provided in addition to the upper end of the Z-axis frame 32. Inner and outer sides of the double spline shaft (44) and (45), which are embedded vertically by the support section (46) inside the Z-axis frame (32), while being located at the lower end of the Z-axis frame (32) (44) (45) and the rotary motion mechanism (4) consisting of a wrist assembly (5) provided with a tool chuck (52) at the lower end of the work by receiving power from the bevel gear group (53) (53 '). ; The power of the fourth motor 41 transmitted through the spline shaft 44 can rotate the tool chuck 52 by the bevel gear 53 of the wrist assembly 5. A five-axis robot, characterized in that the tool chuck (52) is characterized by the bevel gear (53 ') of the wrist assembly as described above, the coordination of the fifth motor (42) transmitted through the spline shaft (45).