KR101334530B1 - 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇 - Google Patents

마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇에 관한 것으로서, 다수의 내장부품을 지지하는 베이스; 상기 베이스의 개구부를 차폐하는 스틸 밴드; 상기 베이스에 결합되어 상기 베이스의 길이 방향을 따라 슬라이딩 직선운동되며, 일 영역이 상기 스틸 밴드의 하부에 배치되는 슬라이딩 블록; 및 상기 스틸 밴드의 저면을 자기적으로 당기는 적어도 하나의 자석이 내부에 배치되며, 상기 슬라이딩 블록의 일측에 결합되는 마그네틱 홀더; 및 일단부는 상기 슬라이딩 블록의 일측에 지지되고 타단부는 상기 마그네틱 홀더의 측벽에 배치되는 적어도 하나의 탄성부재를 포함한다.

Description

마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇{CARTESIAN ROBOT HAVING MAGNETIC HOLDER AND ELASTIC MEMBER}
본 발명은, 직교로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 별도의 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하여, 종래보다 간단한 방식으로 자석을 설치할 수 있어 가공의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론 슬라이딩 블록의 이동 시 자석이 자리 이탈되는 현상을 예방할 수 있으며, 나아가 스틸 밴드의 기능 저하도 다소 방지할 수 있는 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇에 관한 것이다.
공장 자동화 시스템, 특히 반도체 공정 등과 같이 자화가 구축된 시스템에서는 부품이나 반제품 등의 이송 및 결합 등의 작업 혹은 작동을 위하여 직교로봇을 주로 사용한다.
직교로봇에 사용되는 이송 방법은 대개 볼스크루 방식이다. 모터와 결합된 볼스크루가 회전하면 볼스크루에 결합된 볼너트가 회전운동을 직선운동으로 바꾸게 됨으로써 원하는 위치로 물품이나 장비를 이송할 수 있다.
이와 같은 직교로봇에 대한 기술이 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-1050583호 등에 개시되어 있다.
상기 문헌의 종래기술에도 개시되어 있는 것처럼 직교로봇에는 스틸 밴드라 하여 외부 먼지 등의 이물질 유입을 차단하기 위한 부재가 존재한다.
이러한 스틸 밴드는 직교로봇의 일 구성인 슬라이딩 블록에 대하여도 밀착되어야 하므로 상기 문헌과 같이 자석(magnet)을 매입시켜 자력에 의해 스틸 밴드의 저면을 당겨줄 수 있도록 하고 있다.
그런데, 상기 문헌의 종래기술처럼 자석을 매입시키는 경우, 가공이 복잡하고 번거로워질 수 있음은 물론 슬라이딩 블록의 이동 시 자석이 자리 이탈되는 현상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-1050583호
본 발명의 목적은, 별도의 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하여, 종래보다 간단한 방식으로 자석을 설치할 수 있어 가공의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론 슬라이딩 블록의 이동 시 자석이 자리 이탈되는 현상을 예방할 수 있으며, 나아가 스틸 밴드의 기능 저하도 다소 방지할 수 있는 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 다수의 내장부품을 지지하는 베이스; 상기 베이스의 개구부를 차폐하는 스틸 밴드; 상기 베이스에 결합되어 상기 베이스의 길이 방향을 따라 슬라이딩 직선운동되며, 일 영역이 상기 스틸 밴드의 하부에 배치되는 슬라이딩 블록; 상기 스틸 밴드의 저면을 자기적으로 당기는 적어도 하나의 자석이 내부에 배치되며, 상기 슬라이딩 블록의 일측에 결합되는 마그네틱 홀더; 및 일단부는 상기 슬라이딩 블록의 일측에 지지되고 타단부는 상기 마그네틱 홀더의 측벽에 배치되는 적어도 하나의 탄성부재를 포함하며, 상기 베이스는, 슬라이드를 직선운동시키는 볼스크루가 그 길이 방향을 따라 내부에 배치되는 베이스 바디와, 상기 베이스 바디의 가공성을 향상시킬 수 있도록 상기 베이스 바디의 개구부 양측 사이드 코너 영역에서 상기 베이스 바디에 착탈 가능하게 결합되는 한 쌍의 사이드 커버를 구비하며, 상기 베이스 바디는, 가로 바디부; 및 상기 가로 바디부의 양측에서 상기 가로 바디부에 교차되게 배치되며, 선단부 영역의 외벽에 상기 사이드 커버가 배치되는 커버 단차부가 단 가공에 의해 형성되는 세로 바디부를 포함하며, 상기 사이드 커버는, 상기 베이스 바디의 상기 커버 단차부에 상호 맞물려 착탈가능하게 결합되며, 상기 세로 바디부와의 외면이 서로 나란한 일면을 형성하는 단차 스커트부; 및 상기 단차 스커트부의 단부에서 상기 가로 바디부와 나란하게 절곡되며, 상기 세로 바디부의 단부를 지나 상기 베이스 바디의 개구부 영역에 배치되는 절곡 플랜지부를 포함하며, 상기 사이드 커버는 투명 또는 반투명 재질의 플라스틱으로 제작되며, 상기 세로 바디부의 단부에는 상기 베이스의 단부에 결합되는 프론트 엔드 플레이트(front end plate)와의 볼트 결합을 위한 일측이 터진 고리 형상의 볼트 결합용 보스부가 형성되며, 상기 절곡 플랜지부의 단부에는 스틸 밴드와의 자기적 부착을 위한 고무자석이 끼워지며, 상기 고무자석은 상기 절곡 플랜지부의 단부에서 이탈되지 않도록 입구는 좁고 안쪽은 넓은 홈을 구비하여 상기 절곡 플랜지부의 단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇에 의해 달성된다.
상기 슬라이딩 블록의 이동 시 상기 스틸 밴드의 저면에 스크래치가 발생되는 것이 방지되도록 상기 마그네틱 홀더의 외표면은 초고분자량 폴리에틸렌수지로 피복될 수 있다.
상기 마그네틱 홀더에는 돌출형 조립 보스가 형성되고, 상기 슬라이딩 블록에는 상기 돌출형 보스가 삽입되는 보스 그루브가 형성될 수 있으며, 상기 돌출형 조립 보스는 상기 보스 그루브 내에서 나사 결합될 수 있다.
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본 발명에 따르면, 별도의 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하여, 종래보다 간단한 방식으로 자석을 설치할 수 있어 가공의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론 슬라이딩 블록의 이동 시 자석이 자리 이탈되는 현상을 예방할 수 있으며, 나아가 스틸 밴드의 기능 저하도 다소 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교로봇의 사시도,
도 2는 도 1의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 슬라이딩 블록과 스틸 밴드 영역의 확대도,
도 4는 슬라이딩 블록과 마그네틱 홀더 간의 분해 사시도,
도 5는 도 4의 조립도,
도 6은 도 5에서 마그네틱 홀더를 제거한 상태의 사시도,
도 7은 도 2의 A 영역의 확대도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교로봇의 사시도, 도 2는 도 1의 분해 사시도, 도 3은 도 2의 슬라이딩 블록과 스틸 밴드 영역의 확대도, 도 4는 슬라이딩 블록과 마그네틱 홀더 간의 분해 사시도, 도 5는 도 4의 조립도, 도 6은 도 5에서 마그네틱 홀더를 제거한 상태의 사시도, 그리고 도 7은 도 2의 A 영역의 확대도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 직교로봇은 공장 자동화 시스템, 특히 반도체 공정 등과 같이 자동화가 구축된 시스템에서는 부품이나 반제품 등의 이송 및 결합 등의 작업 혹은 작동을 위하여 마련되는 것으로서, 다수의 내장부품이 마련되는 베이스(130)와, 베이스(130)의 개구부를 차폐하는 스틸 밴드(170)와, 베이스(130)의 일측에 연결되어 베이스(130)의 길이 방향을 따라 이동되는 슬라이딩 블록(180)과, 스틸 밴드(170)의 저면을 자기적으로 당기는 자석(195)이 내부에 배치되며, 슬라이딩 블록(180)의 일측에 결합되는 마그네틱 홀더(190)를 포함한다.
베이스(130)는 본 실시예의 직교 로봇의 몸체를 이룬다. 베이스(130)의 일측에는 모터(121)가 연결된다.
베이스(130) 내에는 슬라이딩 블록(180)을 직선운동시키기 위한 수단으로서 모터(121)에 연결되는 볼스크루(111)가 마련된다.
모터(121)는 록 너트(lock nut, 112), 칼라(collar, 113), 프론트 블록(front block, 114), 베어링(bearing) 등의 부분들을 매개로 하여 볼스크루(111)와 연결된다.
본 실시예에서 적용되는 모터(121)는 베이스(130)의 내부에 배치되는 내장형 모터(121)이나 도면과 달리 외장형 모터가 적용될 수도 있다.
전술한 바와 같은 부품들을 비롯하여 후술할 슬라이딩 블록(180)과 연계된 부품들을 지지하는 베이스(130)는 하나의 몸체로 제작될 수도 있지만 본 실시예처럼 베이스 바디(140)와 한 쌍의 사이드 커버(150)를 포함할 수도 있다.
본 실시예처럼 베이스(130)를 베이스 바디(140)와 한 쌍의 사이드 커버(150)로 나누어 제작한 후 서로 결합시킬 경우, 제작의 편의성이 증대될 수 있다.
베이스 바디(140)는 전술한 볼스크루(111) 등의 내장부품들이 배치되어 지지되는 장소를 이룬다.
베이스 바디(140)는 가로 바디부(141)와, 가로 바디부(141)의 양측에서 가로 바디부(141)에 교차되게 배치되며, 선단부 영역의 외벽 일측에 사이드 커버(150)가 배치되는 세로 바디부(142)를 포함한다. 이러한 베이스 바디(140)는 예컨대 압출성형에 의해 제작될 수 있다.
한 쌍의 사이드 커버(150)는 베이스 바디(140)의 개구부 양측 사이드 코너 영역에서 베이스 바디(140)에 착탈 가능하게 결합된다.
본 실시예에서 사이드 커버(150)들은 투명 또는 반투명 재질의 플라스틱으로 제작될 수 있다. 즉 베이스 바디(140)가 강성 문제로 인해 금속의 압출 성형에 의해 제작되는데 반해, 강성과 무관한 영역의 사이드 커버(150)들은 투명 또는 반투명 재질의 플라스틱으로 제작되어 베이스 바디(140)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이처럼 사이드 커버(150)들이 투명 또는 반투명 재질로 제작될 경우, 점검창을 별도로 마련하지 않아도 될 뿐만 아니라 작은 점검창에 비해 내부 관찰 및 점검이 훨씬 용이하다.
그리고 한 쌍의 사이드 커버(150)가 베이스 바디(140)의 개구부 양측 사이드 코너 영역에서 착탈될 수 있기 때문에, 오픈 타입(open type) 또는 클로즈드 타입(closed type) 모두로 사용이 가능하다.
도면처럼 한 쌍의 사이드 커버(150)가 베이스 바디(140)의 개구부 양측 사이드 코너 영역에 결합된 형태가 클로즈드 타입이며, 한 쌍의 사이드 커버(150)가 분리된 형태가 오픈 타입이다.
예컨대, 클린룸과 같은 환경 하에서는 사이드 커버(150)들을 아예 없애어 오픈 타입으로 사용할 수도 있는데, 설사 사이드 커버(150)들을 없애더라도 이물질이 베이스 바디(140) 내로 침투될 우려가 없기 때문이다.
이러한 사이드 커버(150)는 베이스 바디(140)의 커버 단차부(143)에 상호 맞물리되 세로 바디부(142)와의 외면이 서로 나란한 일면을 형성하는 단차 스커트부(151)와, 단차 스커트부(151)의 단부에서 가로 바디부(141)와 나란하게 절곡되되 비직선형으로 마련되며, 세로 바디부(142)의 단부를 지나 베이스 바디(140)의 개구부 영역에 배치되는 절곡 플랜지부(152)를 포함한다.
한편, 사이드 커버(150)의 절곡 플랜지부(152)의 단부에는 스틸 밴드(170)와의 밀착을 위한 수단으로서 고무자석(160)이 끼워진다.
고무자석(160)이 절곡 플랜지부(152)의 단부에서 잘 빠지지 않도록 고무자석(160)은 입구는 좁고 안쪽은 넓은 자석 홈(161)을 구비한다. 이처럼 고무자석(160)을 사용하는 경우, 절곡 플랜지부(152)에 별도의 자리홈 가공을 실시하는 것에 비해 많은 부분에서 로스(loss) 발생을 줄일 수 있다.
사이드 커버(150)가 배치되지 않은 쪽에는 전방부 덮개(155)가 배치될 수 있다.
한편, 슬라이딩 블록(180)은 부품이나 반제품 등을 실어 나르는 역할을 한다. 이러한 슬라이딩 블록(180)은 볼너트(116)와 연결된다. 볼너트(116)는 볼스크루(111)에 결합되어 볼스크루(111)의 회전 시 볼스크루(111)의 길이 방향을 따라 직선운동되면서 슬라이딩 블록(180)을 직선운동시킨다.
볼너트(116)의 하부에는 볼너트(116)의 직선운동을 가이드하는 LM 블록(117)이 갖춰진다. LM 블록(117)은 LM 가이드 레일(118)을 따라 가이드되면서 볼너트(116)의 직선운동을 가이드한다. 본 실시예의 경우, LM 가이드 레일(118) 하나당 두개씩의 LM 블록(117)이 마련되고 있지만 LM 가이드 레일(118)은 하나 배치될 수도 있다.
이상 설명한 내장부품들이 베이스(130) 내에 혹은 베이스(130)의 개구 영역에 배치된 후, 베이스(130)의 양단부에는 프론트 엔드 플레이트(front end plate, 123)와 리어 엔드 플레이트(rear end plate, 124)가 결합된다.
프론트 엔드 플레이트(123) 측에는 전술한 프론트 블록(114)이, 그리고 리어 엔드 플레이트(124) 측에는 리어 블록(rear block, 125)이 배치된다.
스틸 밴드(170)는 베이스(130)의 개구부를 차폐하여 외부 먼지 등의 이물질 유입을 차단하는 역할을 한다. 본 실시예와 같은 클로즈드 타입에서 스틸 밴드(170)가 활용될 수 있다.
이러한 스틸 밴드(170)는 베이스(130)의 상면 개구부에 배치되되 일 영역은 슬라이딩 블록(180)의 상부에 배치된다. 슬라이딩 블록(180)의 상부에는 밴드 덮개(181)가 배치되며, 양측에는 블록 커버(182)가 결합된다. 밴드 덮개(181)가 배치되는 스틸 밴드(170)의 일 영역은 슬라이딩 블록(180)의 상면 형상에 따라 경사지게 배치된다.
스틸 밴드(170)는 베이스(130)의 상면 개구부에서 밀착되어야 하고 이에 따라 슬라이딩 블록(180)의 상부에 배치된 스틸 밴드(170)의 일 영역 또한 슬라이딩 블록(180)에 밀착되어야 하기 때문에 스틸 밴드(170)의 저면이 슬라이딩 블록(180)에 밀착되도록 하는 수단이 요구된다.
본 실시예에서는 이를 마그네틱 홀더(190)로 적용하고 있다. 마그네틱 홀더(190)는 스틸 밴드(170)의 저면을 자기적으로 당기는 자석(195)이 내부에 배치되며, 슬라이딩 블록(180)의 양측에 상호 대칭되게 결합된다.
이처럼 자석(195)을 마그네틱 홀더(190) 내에 넣고, 마그네틱 홀더(190)를 슬라이딩 블록(180)에 결합시키는 구조를 제시함으로서 별도로 자석 삽입홈을 가공하여야 하는 종래보다 간편한 구조를 제시할 수 있게 된다. 마그네틱 홀더(190) 내에는 다수의 자석(195)이 배치될 수 있다.
마그네틱 홀더(190)의 외표면은 초고분자량 폴리에틸렌수지로 피복되어 마치 윤활제로서의 기능을 제공한다. 따라서 슬라이딩 블록(180)의 슬라이딩 이동 시 스틸 밴드(170)의 저면에 스크래치가 발생되는 것이 방지된다.
마그네틱 홀더(190)가 슬라이딩 블록(180)에 결합되기 위해, 마그네틱 홀더(190)에는 돌출형 조립 보스(191)가 형성되고, 슬라이딩 블록(180)에는 돌출형 보스(191)가 삽입되는 보스 그루브(185)가 형성된다.
도 4 및 도 5처럼 마그네틱 홀더(190)의 돌출형 조립 보스(191)는 슬라이딩 블록(180)의 보스 그루브(185) 내에 삽입된 후, 나사(미도시) 결합된다.
또한 스틸 밴드의 기능 저하를 다소 방지하기 위하여 마그네틱 홀더(190)에 인접하여 설치되는 탄성부재(188)가 추가 구비될 수 있다.
다시 말해, 본 실시예의 직교로봇에는 그 일단부는 슬라이딩 블록(180)의 탄성부재 홈부(189)에 끼워진 채로 지지되고 타단부는 마그네틱 홀더(190)의 측벽에 배치되는 탄성부재(188)가 구비될 수 있다. 본 실시예에서 탄성부재(188)는 다수 개 배치되며, 비틀림 코일 압축스프링으로 적용된다.
이와 같은 구성을 본 실시예의 직교로봇에 의하면, 종래보다 간단한 방식으로 슬라이딩 블록(180)에 자석(195)을 설치할 수 있어 가공의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론 슬라이딩 블록의 이동 시 자석이 자리 이탈되는 현상을 예방할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
111 : 볼스크루 112 : 록 너트
113 : 칼라 114 : 프론트 블록
116 : 볼너트 117 : LM 블록
118 : LM 가이드 레일 121 : 모터
123 : 프론트 엔드 플레이트 124 : 리어 엔드 플레이트
125 : 리어 블록 130 : 베이스
140 : 베이스 바디 141 : 가로 바디부
142 : 세로 바디부 143 : 커버 단차부
150 : 사이드 커버 151 : 단차 스커트부
152 : 절곡 플랜지부 160 : 고무자석
161 : 자석 홈 170 : 스틸 밴드
180 : 슬라이딩 블록 181 : 밴드 덮개
182 : 블록 커버 185 : 보스 그루브
188 : 탄성부재 189 : 탄성부재 홈부
190 : 마그네틱 홀더 191 : 돌출형 조립 보스
195 : 자석

Claims (5)

  1. 다수의 내장부품을 지지하는 베이스;
    상기 베이스의 개구부를 차폐하는 스틸 밴드;
    상기 베이스에 결합되어 상기 베이스의 길이 방향을 따라 슬라이딩 직선운동되며, 일 영역이 상기 스틸 밴드의 하부에 배치되는 슬라이딩 블록;
    상기 스틸 밴드의 저면을 자기적으로 당기는 적어도 하나의 자석이 내부에 배치되며, 상기 슬라이딩 블록의 일측에 결합되는 마그네틱 홀더; 및
    일단부는 상기 슬라이딩 블록의 일측에 지지되고 타단부는 상기 마그네틱 홀더의 측벽에 배치되는 적어도 하나의 탄성부재를 포함하며,
    상기 베이스는,
    슬라이드를 직선운동시키는 볼스크루가 그 길이 방향을 따라 내부에 배치되는 베이스 바디와, 상기 베이스 바디의 가공성을 향상시킬 수 있도록 상기 베이스 바디의 개구부 양측 사이드 코너 영역에서 상기 베이스 바디에 착탈 가능하게 결합되는 한 쌍의 사이드 커버를 구비하며,
    상기 베이스 바디는,
    가로 바디부; 및
    상기 가로 바디부의 양측에서 상기 가로 바디부에 교차되게 배치되며, 선단부 영역의 외벽에 상기 사이드 커버가 배치되는 커버 단차부가 단 가공에 의해 형성되는 세로 바디부를 포함하며,
    상기 사이드 커버는,
    상기 베이스 바디의 상기 커버 단차부에 상호 맞물려 착탈가능하게 결합되며, 상기 세로 바디부와의 외면이 서로 나란한 일면을 형성하는 단차 스커트부; 및
    상기 단차 스커트부의 단부에서 상기 가로 바디부와 나란하게 절곡되며, 상기 세로 바디부의 단부를 지나 상기 베이스 바디의 개구부 영역에 배치되는 절곡 플랜지부를 포함하며,
    상기 사이드 커버는 투명 또는 반투명 재질의 플라스틱으로 제작되며,
    상기 세로 바디부의 단부에는 상기 베이스의 단부에 결합되는 프론트 엔드 플레이트(front end plate)와의 볼트 결합을 위한 일측이 터진 고리 형상의 볼트 결합용 보스부가 형성되며,
    상기 절곡 플랜지부의 단부에는 스틸 밴드와의 자기적 부착을 위한 고무자석이 끼워지며, 상기 고무자석은 상기 절곡 플랜지부의 단부에서 이탈되지 않도록 입구는 좁고 안쪽은 넓은 홈을 구비하여 상기 절곡 플랜지부의 단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩 블록의 이동 시 상기 스틸 밴드의 저면에 스크래치가 발생되는 것이 방지되도록 상기 마그네틱 홀더의 외표면은 초고분자량 폴리에틸렌수지로 피복되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마그네틱 홀더에는 돌출형 조립 보스가 형성되고, 상기 슬라이딩 블록에는 상기 돌출형 보스가 삽입되는 보스 그루브가 형성되며,
    상기 돌출형 조립 보스는 상기 보스 그루브 내에서 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 홀더 및 탄성부재를 구비하는 직교로봇.
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