KR101161056B1

KR101161056B1 - 다관절 로봇

Info

Publication number: KR101161056B1
Application number: KR1020090091012A
Authority: KR
Inventors: 이윤규
Original assignee: 이윤규
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2012-06-29
Also published as: KR20110033489A

Abstract

본 발명은 컨베이어 등을 따라 이송되는 물품을 그립퍼에 의해 픽업시킨 후, 이송중에 회전되어 다른 장소(일 예로서 컨베이어 상에 탑재된 트레이의 내부 공간을 말함)로 하강시킬 수 있도록 사용되는 다관절 로봇(일 예로서 3점지지 방식의 로봇을 말함)에 있어서, 관절아암을 구동시키는 구동유닛이 장착되는 베이스와, 물품을 집는 그립퍼가 하단부에 회전가능하게 장착되는 이펙터를 연결하는 중심축이 불필요하여, 구동반경을 확대시킬 수 있도록 한 것으로,

본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇은,

복수의 제1구동유닛이 장착되는 베이스와,

제1구동유닛이 각각 구동시 연동되어 회동각도를 조절할 수 있도록 베이스 외측면에 등간격을 유지하여 배열되며, 제1구동유닛 각각에 관절운동할 수 있도록 연결되는 3개의 아암과,

아암 각각의 외측단에 관절운동할 수 있도록 볼조인트에 의해 각각 연결되고, 각각 한 쌍으로 이루어진 3개의 관절아암과,

관절아암의 하단부에 3군데가 회동가능하게 볼조인트에 의해 각각 연결되며, 내부에 제2구동유닛이 장착되는 이펙터와,

픽업되는 물품을 제2구동유닛의 구동에 의해 회전시킬 수 있도록 제2구동유닛에 회전 및 착탈가능하게 고정되는 그립퍼를 포함한다.

다관절, 3점지지, 로봇, 픽업(pick up), 그립퍼

Description

다관절 로봇{robot having multi-joint}

본 발명은 컨베이어 등을 따라 이송되는 물품을 픽업(pick up)하여 다른 장소에 위치시킬 수 있도록 사용되는 다관절 로봇(소위 "델타로봇(delta robot)"을 말함)에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 컨베이어를 따라 이송되는 물품을 그립퍼에 의해 픽업시킨 후, 이송중에 회전되어 다른 장소(일예로서 컨베이어 상에 탑재된 트레이의 내부 공간을 말함)로 하강시킬 수 있도록 사용되는 다관절 로봇(일 예로서 3점지지 방식의 로봇을 말함)에 있어서, 관절아암을 구동시키는 구동유닛이 장착되는 베이스와, 물품을 집는 그립퍼가 하단부에 회전가능하게 장착되는 이펙터를 연결하는 중심축이 불필요하여, 구동반경을 확대시킬 수 있도록 한 다관절 로봇에 관한 것이다.

도 1에 도시된 종래 기술에 의한 3점지지 방식의 로봇은,

물품을 이송시키는 컨베이어 라인의 상방에 장착되는 판 형상의 베이스(1)와,

베이스(1)에 등간격을 유지하여 배열되고, 볼조인트(2)에 의해 회동가능하게 연결되며, 구동모터(3)에 의해 회동각도가 조절되는 3개의 아암(4)과,

아암(4)의 외측단에 각각 회동가능하게 연결되고, 각각 한 쌍으로 이루어진 3개의 관절아암(5)과,

관절아암(5) 각각의 하단부에 회동가능하게 고정되며, 항시 수평상태를 유지하는 이펙터(6)와,

픽업되는 물품을 회전시킬 수 있도록 이펙터(6) 저면에 회전가능하게 고정되는 그립퍼(7)(gripping device)와,

베이스(1)와 이펙터(6)사이에 이들을 이음연결하도록 고정되고, 회전 및 신축가능한 중심축(8)을 포함한다.

종래 기술의 3점지지 방식의 로봇에 있어서, 전술한 중심축(8)이 베이스(1)에 고정되는 상부 중심축과, 이펙터(6)에 고정되는 하부 중심축으로 이루어지고, 이들 중심축이 암,수 세레이션 결합된다. 이로 인해 중심축(8)을 기계가공하기 위한 작업이 힘들어 제작비용이 상승되고, 부품수가 증가되어 이들을 조립하는 작업시간이 증가되므로 작업비용이 상승되는 문제점을 갖는다.

또한, 베이스(1)에 대해 이펙터(6)를 지지하는 중심축(8)으로 인해, 아암(4) 및 관절아암(5)의 구동으로 그립퍼(7)에 의해 물품을 픽업하는 구동반경이 한정되고, 구동속도가 저하 되므로, 작업능률이 떨어지는 문제점을 갖는다.

또한, 그립퍼(7)를 회전시키는 구동유닛(미 도시된 구동모터 및 감속기 등을 말함.)이 베이스(1)에 장착 되므로, 구동유닛으로부터 그립퍼(7)에 회전력이 전달 되는 과정에서 진동 등이 발생 되므로 그립퍼(7)의 작동 정확도가 떨어진다.

이로 인해 사이즈가 소형인 물품(일 예로서 전자제품에 장착되는 단자 등을 말함)을 픽업하여 다른 장소로 섬세하고 정확하게 옮기는 기능(일 예로서 컨베이어에 탑재된 트레이에 픽업되는 물품을 안착시키는 기능을 말함.)이 떨어져 제품의 신뢰도가 저하되는 문제점을 갖는다.

본 발명의 실시예는, 컨베이어를 따라 이송되는 물품을 픽업하여 다른 장소로 옮길경우 사용되는 3점지지 방식의 로봇에 있어서, 관절아암을 구동시키는 구동유닛이 장착되는 베이스와, 그립퍼가 하단부에 장착되는 이펙터를 연결하는 중심축이 불필요하여, 구동반경을 확대시켜 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 다관절 로봇과 관련된다.

본 발명의 실시예는, 그립퍼를 회전시키는 구동모터를 이펙터 내에 장착함에 따라, 그립퍼의 작동이 신속하고 정확하게 이루어져 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 다관절 로봇과 관련된다.

본 발명의 실시예는, 물품의 안착되는 위치를 가변시킬 수 있도록 그립퍼를 회전시키고, 베이스에 대해 이펙터를 지지하는 중심축이 불필요하여, 구조 간단화로 인해 원가비용 및 제작비용을 줄일 수 있도록 한 다관절 로봇과 관련된다.

본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇은,

복수의 제1구동유닛이 장착되는 베이스와,

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 물품을 이송시키는 컨베이어 라인, 또는 물품을 조립하는 부스의 상방에 베이스를 고정할 수 있도록, 베이스의 외측면에 등간격을 유지하여 일체형으로 돌출형성되는 연장편을 포함한다.

전술한 베이스의 밑면에 일체형으로 돌출형성되어 제1구동유닛을 각각 수용하는 포트를 포함한다.

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇은 아래와 같은 이점을 갖는다.

컨베이어를 따라 이송되는 물품을 픽업하여 다른 장소로 옮길경우 사용되는 3점지지 방식의 로봇에 있어서, 관절아암을 구동시키는 구동유닛이 장착되는 베이스와, 그립퍼가 하단부에 장착되는 이펙터를 연결하는 중심축이 불필요하여, 구동반경을 확대시켜 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한, 그립퍼를 회전시키는 구동모터를 이펙터 내에 장착함에 따라 그립퍼의 작동이 신속하고 정확하게 이루어져, 사이즈가 작은 물품을 픽업하여 설정된 다른 장소(또는 위치를 말함)로 정확하게 옮길 수 있어 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 물품의 안착되는 위치를 가변시킬 수 있도록 그립퍼를 회전시키고, 베이스에 대해 이펙터를 지지하는 중심축이 불필요하므로, 구조 간단화로 인해 원가비용 및 제작비용을 줄일 수 있어 동업종분야에서 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 2 내지 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇은,

복수의 제1구동유닛(11; 제1구동모터(12) 및 제1감속기(13)로 이루어짐)이 장착되는 베이스(14)와,

제1구동유닛(11)이 각각 구동시 연동되어 회동각도를 조절할 수 있도록 베이스(14) 외측면에 등간격을 유지하여 배열되며, 제1구동유닛(11) 각각에 관절운동할 수 있도록 연결되는 3개의 아암(15,16,17)과,

아암(15,16,17) 각각의 외측단에 관절운동할 수 있도록 볼조인트(28)에 의해 각각 연결되고, 각각 한 쌍으로 이루어진 3개의 관절아암(18,19,20)과,

관절아암(18,19,20)의 하단부에 3군데가 회동가능하게 볼조인트(29)에 의해 각각 연결되며, 내부에 제2구동유닛(21; 제2구동모터(22) 및 제2감속기(23)로 이루어짐)이 장착되는 이펙터(24)와,

픽업되는 물품을 제2구동유닛(21)의 구동에 의해 회전시킬 수 있도록 제2구동유닛(21)에 회전 및 착탈가능하게 고정되는 그립퍼(25)(gripper)를 포함한다.

전술한 물품을 이송시키는 컨베이어 라인, 또는 물품을 조립하는 부스의 상방에 베이스(14)를 고정할 수 있도록, 베이스(14)의 외측면에 등간격을 유지하여 일체형으로 돌출형성되는 연장편(26)을 포함한다.

전술한 베이스(14)의 밑면에 일체형으로 돌출형성되어 제1구동유닛(11)을 각각 수용하는 포트(27)(pot)를 포함한다.

도면중 미 설명부호 30은 베이스(14)에 착탈가능하게 장착되는 뚜껑이다.

이때, 전술한 관절아암(18,19,20)의 하단부에 회동가능하게 3점지지되는 이펙터(24)의 내부에 장착되며, 그립퍼(25)를 회전시키는 제2구동유닛(21)을 제외한 3점지지 방식의 로봇의 구성은, 당해분야에서 사용되고 있는 기술내용이므로 이들의 구성 및 작동의 상세한 설명은 생략한다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전술한 베이스(14)에 장착되는 미 도시된 제어부로부터의 제어신호에 의해 제1구동유닛(11)의 제1구동모터(12)를 구동시킴에 따라, 제1구동모터(12)와 연결된 제1감속기(13)로부터 출력되는 회전력에 의해 3개의 아암(15,16,17)을 각각 연동시켜 제1구동유닛(11)에 대해 각각 관절운동시킨다.

전술한 아암(15,16,17)의 외측단에 각각의 볼조인트(28)에 의해 관절운동할 수 있도록 연결된 3개의 관절아암(18,19,20)이 아암(15,16,17)에 대해 관절운동을 하게된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1구동유닛(11)의 구동에 따라 3개의 아암(15,16,17) 및 관절아암(18,19,20)이 연동되어 관절운동을 하게 되므로, 관절아암(18,19,20)의 하단부에 볼조인트(29)에 의해 회동가능하게 3점지지된 이펙터(24)를 제어부의 제어신호에 대응되게 위치를 가변시킨다.

이로 인해 이펙터(24)의 바닥면에 회전가능하게 연결된 그립퍼(25)가, 미도시된 컨베이어 등을 따라 이송되는 물품(일 예로서 전자부품을 말함)을 픽업할 수 있다. 이때 이펙터(24)에 연결되는 그립퍼(25)에 대한 구성 및 작동의 상세한 설명은, 당해분야에서 사용되고 있는 기술내용이므로 생략한다.

즉 전술한 제어부로부터의 제어신호에 의해 이펙터(24) 내부에 장착된 제2구동유닛(21)(제2구동모터(22) 및 제2감속기(23)를 말함)을 구동시킴에 따라, 제2감속기(23)에 연결된 그립퍼(25)가 회전하게 된다. 이로 인해 컨베이어로부터 픽업되는 물품을 이송되는 도중에 회전시켜 설정된 다른 장소에 옮겨놓을 수 있다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 제2구동유닛(21)이 이펙터(24)의 내 부에 장착 되므로, 제2구동모터(22)의 회전력이 그립퍼(25)에 전달되는 과정에서 진동 등이 발생되지 않는다. 이로 인해 컨베이어 등을 따라 이송되는 물품의 사이즈가 미세한 경우에도, 그립퍼(25)에 의해 물품을 픽업하여 다른 장소로 옮기는 작업을 신속, 정확하게 실행할 수 있게 된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 전술한 관절아암(18,19,20)의 하단부에 3점지지된 이펙터(24)를 지지하도록 베이스(14)에 연결하는 중심축이 불필요하게 된다. 이로 인해 아암(15,16,17) 및 이와 연동되는 관절아암(18,19,20)의 관절운동에 의해 위치가 가변되는 이펙터(24)의 구동반경을 확대할 수 있다.

따라서 컨베이어 등을 따라 이송되는 물품을 픽업하여 다른 장소로 옮겨놓는 작업능률을 향상시킬 수 있다.

한편, 전술한 제어부로부터의 제어신호를 제1구동유닛(11) 및 제2구동유닛(21)에 전송하는 각종 신호케이블 및 전원을 공급하는 파워케이블 등은 본원고안의 도면에서 생략되었다.

도 1은 종래 기술에 의한 3점지지 방식의 로봇의 개략도,

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇의 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 로봇에서 베이스로부터 뚜껑을 분리시킨 사시도,

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇의 요부발췌사시도,

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇에서, 하나의 아암을 분리시킨 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 다관절 로봇의 사용상태도이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

11; 제1구동유닛

12; 제1구동모터

13; 제1감속기

14; 베이스

15,16,17; 아암

18,19,20; 관절아암

21; 제2구동유닛

22; 제2구동모터

23; 제2감속기

24; 이펙터

25; 그립퍼(gripper)

26; 연장편

27; 포트(pot)

28; 볼조인트

29; 볼조인트

30; 뚜껑

Claims

삭제
삭제
제1 구동모터(12)와 제1 감속기(13)를 포함하는 3개의 제1 구동유닛(11)이 등간격으로 장착되어 있는 베이스(14);

상기 3개의 제1 구동유닛(11)에 대응하여 상기 3개의 제1 구동유닛(11)에 각각 연결되어 있고, 상기 3개의 제1 구동유닛(11)의 구동시 각각 연동하여 회동하는 3개의 아암(15, 16, 17);

상기 3개의 아암(15, 16, 17)에 대응하여 관절운동하도록 볼조인트(28)를 통해 상기 3개의 아암(15, 16, 17)의 외측단에 각각 연결되어 있고, 상기 3개의 아암(15, 16, 17)의 구동시 각각 연동하여 동작하는 한쌍으로 이루어진 3개의 관절아암(18, 19, 20);

상기 3개의 관절아암(18, 19, 20)의 하단부가 볼조인트(29)를 통해 회동가능하도록 외측부에 연결되어 있고, 그 내부에 제2 구동모터(22)와 제2 감속기(23)를 포함하는 제2 구동유닛(21)이 장착되어 있는 이펙터(24);

상기 이펙터(24)의 하부에 착탈가능하도록 설치되어 상기 제2 구동유닛(21)에 의해 회전하고, 이송되는 물품을 픽업하는 그립퍼(25);

상기 물품을 이송시키는 컨베이어 라인 또는 상기 물품을 조립하는 부스의 상방에 상기 베이스(14)를 고정할 수 있도록 상기 베이스(14)의 외측면에 등간격을 유지하여 일체형으로 돌출형성되는 3개의 연장편(26); 및

상기 베이스(14)의 밑면에 일체형으로 돌출형성되어 상기 3개의 제1 구동유닛(11)을 각각 수용하는 3개의 포트(27)

를 포함하는 다관절 로봇.