KR101480346B1 - gravity compensation device of vertical articulated robot with a parallel link structure - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a gravity compensation device of a vertical articulated robot with a parallel link structure in order to compensate for the gravity applied to the arm in motions in the vertical direction of an articulated robot handling heavy weight materials. The gravity compensation device of a vertical articulated robot according to the present invention has a parallel link structure, which is installed between a rotary unit (31) and the rear part of a second arm (12) in order to compensate for the gravity applied to the arm. The gravity compensation device of a vertical articulated robot comprises a first and a second gas spring (13, 23) installed between the inner space of the rotary unit (31) and the rear part of the second arm (12); a first fixation element (131) connecting a cylinder (134) on one end of the first gas spring (13) to the lower part of the second arm (12); a second fixation element (132) connecting the other end of the first gas spring (13) to the middle part of the rotary unit (31); a third fixation element (233) connecting a cylinder on one end of the second gas spring (23) to a link plate (26) installed on one side of the ring-shaped lower end of the second arm (12); and a fourth fixation element (234) connecting the other end of the second gas spring to the lower surface of the rotary unit (31). A second motor (10) is installed on the other side of the ring-shaped lower end of the second arm (12).

Description

평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치{gravity compensation device of vertical articulated robot with a parallel link structure}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a gravity compensation device for a vertical articulated robot having a parallel link structure,

본 발명은 다관절 로봇의 중력 보상 장치에 관한 것으로, 특히, 고중량물을 다루는 다관절 로봇의 수직방향 운동시 아암에 가해지는 중력을 보상하기 위한 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a gravity compensation device for a vertical articulated robot having a parallel link structure for compensating for gravity applied to an arm during vertical movement of a articulated robot handling heavy objects, .

산업용 로봇의 사용은 최근 생산기술 측면에서 가장 중요한 혁신중의 하나 로 꼽혀지는데, 특히 위험하거나 위생적으로 불결한 장소에서의 로봇의 활용은 근로자의 부상위험과 직업병을 감소시켜 주고 있다. The use of industrial robots is one of the most important innovations in terms of production technology. In particular, the use of robots in dangerous or hygienically impeccable places reduces the risk of workers' injury and occupational diseases.

산업용 로봇 중에 중량물을 취급하는 로봇은 중공업 및 자동차 산업 분야에서 고중량물을 취급하는 로봇으로, 특히 자동차 바디, 엔진블럭, 고중량 물품 및 기계가공품과 같이 중량이 많이 나가는 제품을 취급하기 위해 사용되는 다관절 로봇을 들 수 있다.
Among the industrial robots, robots handling heavy objects are robots which handle heavy objects in the heavy industry and automobile industries. Especially, they are used for handling heavy products such as automobile bodies, engine blocks, heavy weight goods and machined products. Robot.

고중량물을 취급하는 로봇에서 모터에 의해 구동되는 회전축을 중심으로 수직방향으로 운동을 하는 아암(매니퓰레이터)에는 수직방향 운동시에 취급하는 물체의 중량에 의해 큰 중력이 가해지는데, 이와 같이 아암에 가해지는 중력을 보상하기 위해 밸런스 웨이트 또는 밸런스 스프링이 아암의 후방이나 측방에 설치되어 있다. 이러한 밸런스 웨이트는 하중에 의한 회전 모멘트에 대항하게끔 설계되며, 밸런스 스프링은 일반적으로 코일형 압축 스프링을 사용하며, 하우징에 내장되어 있는데, 압축 스프링에 의해 수직방향으로 운동하는 아암에 가해지는 중력을 보상함으로써, 모터 토크를 최소화하여 모터의 부하를 감소시킬 수 있다.
In a robot handling heavy materials, a large gravity is applied to an arm (manipulator) which moves in a vertical direction about a rotation axis driven by a motor, due to the weight of an object to be handled during vertical movement. A balance weight or balance spring is provided on the rear or side of the arm to compensate for the losing gravity. These balance weights are designed to counteract the moment of rotation due to the load. Balance springs usually use coil-type compression springs and are built into the housing. The compression springs compensate for gravity applied to the arm that moves vertically. Thus, the motor torque can be minimized and the load on the motor can be reduced.

이와 같이 중력을 보상하는 밸런스 웨이트나 밸런스 스프링부가 설치되지 않은 경우에는 아암을 작동시키기 위해 대용량 모터가 요구되며, 이로인해 로봇의 크기 및 제작 비용이 증가한다. 이러한 문제를 제거하고자 도 1에 도시된 바와 같이 로봇 아암들(3,4)의 측,후방에 밸런스 웨이트(1) 및 밸런스 스프링(2)을 설치하여 아암에 가해지는 중력을 보상하는데, 이 경우 아암의 크기 및 무게가 증가할 수록 밸런스 웨이트의 크기도 커질수 있으므로 로봇의 아암들(3,4)이 상하방향이나 좌우방향으로 동작시 많은 공간을 차지하고, 설치면적도 크게 차지함으로서 로봇 자체의 부피도 커질 수 있으며, 또한 아암 회전축(5,6)의 회전 관성이 증가하여 모터의 구동을 방해하는 요인으로도 작용한다. 그리고 밸런스 스프링 또한 아암이 장시간 사용되는 경우 스프링의 탄성이 감소되어 밸런스 스프링이 충분한 중력 보상을 하기에는 미흡한 단점이 있다.
In the case where the balance weight or the balance spring portion for compensating gravity is not provided, a large-capacity motor is required to operate the arm, thereby increasing the size and manufacturing cost of the robot. In order to eliminate such a problem, as shown in Fig. 1, the balance weight 1 and the balance spring 2 are provided on the side and rear of the robot arms 3, 4 to compensate for the gravity applied to the arm. As the size and weight of the arm increase, the size of the balance weight may increase, so that the arms 3, 4 of the robot take up a lot of space in the upward and downward directions and the left and right directions, And the rotational inertia of the arm rotary shafts 5, 6 also increases, which also acts as a factor that hinders the driving of the motor. Also, the balance spring has a disadvantage in that when the arm is used for a long time, the elasticity of the spring is reduced, and the balance spring is insufficient to sufficiently compensate for gravity.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 로봇 아암 회전축의 회전 관성을 증가시키지 않고 모터의 부하를 감소시킬 수 있으며, 로봇의 부피도 줄일 수 있는 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치를 제공하기 위한 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a parallel link structure capable of reducing the load of a motor without increasing the rotational inertia of the robot arm rotational axis and reducing the volume of the robot. And to provide a gravity compensation apparatus for a vertical articulated robot having the same.

상기와 같은 문제해결을 위하여 본 발명에 따른 회전부(31)와 제2 아암(12)의 후방 사이에 설치되어 아암에 가해지는 중력을 보상하기 위한 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치는, 상기 회전부(31)의 내측 공간과 제2 아암(12)의 후방 사이에 설치되는 제1 및 제2 가스 스프링(13,23); 상기 제1 가스 스프링(13) 일단의 실린더(134)와 제2 아암(12)의 하부를 연결하는 제1 고정부재(131) 및 제1 가스 스프링(13)의 타단과 회전부(31)의 중간부를 연결하는 제2 고정부재(132); 상기 제2 가스 스프링(23) 일단의 실린더와 제2 아암(12)의 링 형상 하단 일측에 구성된 링크 플레이트(26)를 연결하는 제3 고정부재(233) 및 제2 가스 스프링의 타단과 회전부(31)의 하면을 연결하는 제4 고정부재(234); 를 포함하며, 상기 제2 아암(12)의 링 형상 하단 타측에는 제2 모터(10)가 구성된다.In order to solve the above problem, a gravity compensation device of a vertical articulated robot having a parallel link structure installed between the rotary part 31 and the second arm 12 according to the present invention for compensating for the gravity applied to the arm, First and second gas springs (13, 23) installed between the inner space of the rotary part (31) and the rear of the second arm (12); A first fixing member 131 connecting the cylinder 134 at one end of the first gas spring 13 and a lower portion of the second arm 12 and a second fixing member 131 connecting the other end of the first gas spring 13 and the middle portion of the rotation portion 31 A second fixing member 132 connecting the first and second fixing members; A third fixing member 233 for connecting the cylinder at one end of the second gas spring 23 and the link plate 26 formed at one side of the lower end of the ring shape of the second arm 12, A fourth fixing member 234 connecting the lower surface of the first fixing member 231; And the second motor 10 is formed on the other side of the ring-shaped lower end of the second arm 12.

바람직하게는, 상기 제1 고정부재는 제2 아암의 하부에 구성된 제1 샤프트에 연결되며, 제2 고정부재는 회전부 중간부에 구성된 제2 샤프트에 연결되며, 상기 제3 고정부재는 링크 플레이트 둘레의 일정 위치에 설치되는 제3 샤프트에 연결되고, 제4 고정부재는 제4 샤프트를 통해 제2 가스 스프링의 하단과 연결된다. 또한 상기 제3 고정부재가 연결된 링크 플레이트는, 링크를 통해 제 3회전축과 연결되며, 제3 모터에 의해 회전 운동한다.
Preferably, the first fixing member is connected to the first shaft configured at the lower portion of the second arm, the second fixing member is connected to the second shaft configured at the middle portion of the rotation portion, And the fourth fixing member is connected to the lower end of the second gas spring through the fourth shaft. Further, the link plate to which the third fixing member is connected is connected to the third rotation shaft through a link, and is rotated by the third motor.

이상에서 설명한 것과 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치는, 로봇 아암 회전축의 회전 관성을 증가시키지 않고 모터의 부하를 감소시킬 수 있으며, 로봇의 부피도 줄일 수 있다.
The gravity compensation apparatus of the vertical articulated robot having the parallel link structure according to the present invention having the features as described above can reduce the load of the motor without increasing the rotational inertia of the rotary arm axis of the robot arm, Can be reduced.

도 1은 종래의 중력 보상 장치를 구비한 수직 다관절 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중력 보상 장치를 구비한 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 중력 보상 장치를 구비한 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 중력 보상 장치를 구비한 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 전면, 측면, 후면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 중력 보상 장치를 구비한 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇을 다른 방향에서 도시한 사시도이다.
도 6은 중력 보상 장치를 구비한 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치를 도시한 확대도이다.
도 7은 중력보상 장치인 가스 스프링의 최초 위치를 나타낸 측단면도이다.1 is a perspective view of a vertical articulated robot having a conventional gravity compensation device.
2 is a perspective view of a vertical articulated robot having a parallel link structure including a gravity compensation apparatus according to the present invention.
3 is a plan view of a vertical articulated robot having a parallel link structure including a gravity compensation apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a front view, a side view, and a rear view of a vertical articulated robot having a parallel link structure including a gravity compensation device according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view illustrating a vertical articulated robot having a parallel link structure including a gravity compensation device according to the present invention, in another direction.
6 is an enlarged view showing a gravity compensation device of a vertical articulated robot having a parallel link structure provided with a gravity compensation device.
7 is a side sectional view showing the initial position of the gas spring as the gravity compensation device.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 하기에서 설명하는 구현의 예 및 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
Hereinafter, embodiments and embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments and constructions described below. In order that the present invention may be clearly understood, Like parts have been given like reference numerals.

도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치의 바람직한 실시예를 설명한다.
2 to 7, a preferred embodiment of a gravity compensation apparatus for a vertical articulated robot having a parallel link structure according to the present invention will be described.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇은, 로봇을 지지하는 베이스(40); 상기 베이스(40)의 상단에 설치되어 베이스에 대해 회전 가능한 회전부(31); 상기 회전부(31) 상단 일측에 설치되는 제2 회전축(11); 상기 제2 회전축(11)에 일단이 연결되어 상하 방향으로 회전하고, 타단에는 링크 플레이트(26)가 설치되는 제2 아암(12); 상기 링크 플레이트(26)에 일단이 연결되며, 타단은 제3 회전축(21)에 연결되는 링크(24); 상기 제3 회전축(21)에 일단이 연결되어 설치되는 제3 아암(22); 을 포함하며, 상기 링크(26)는 링크 피봇축들(25,27)에 의해 각각 제3 회전축(21) 및 링크 플레이트(26)에 대해 피봇가능하게 연결된다.
2 to 5, a vertical articulated robot having a parallel link structure according to the present invention includes a base 40 for supporting a robot; A rotation part 31 provided at an upper end of the base 40 and rotatable with respect to the base; A second rotation shaft 11 installed on one side of the upper end of the rotation part 31; A second arm (12) having one end connected to the second rotation shaft (11) and rotated in a vertical direction, and a link plate (26) provided at the other end; A link 24 having one end connected to the link plate 26 and the other end connected to the third rotation shaft 21; A third arm 22 having one end connected to the third rotation shaft 21; And the link 26 is pivotally connected to the third rotary shaft 21 and the link plate 26 by link pivot shafts 25 and 27, respectively.

상기 제2 아암(12)의 후방에는 제1 및 제2 가스 스프링(13,23)이 설치되는데, 상기 제1 가스 스프링(13)은, 제1 고정부재(131)에 의해 그 일단이 제2 아암(12)의 하부와 연결되며, 타단은 제2 고정 부재(132)에 의해 회전부(31)의 중간부와 연결되어 회전부 내측 공간에 위치한다. 상기 고정부재들(131,132)들은 제2 아암(12)에 대해 횡방향으로 설치되는 제1 샤프트(135) 및 회전부(31)의 내부 공간을 가로질러 설치되는 제2 샤프트(136)에 각각 피봇 가능하게 연결된다. 여기에서 상기 제1 고정부재(131)와 연결되는 부분은 가스 스프링의 실린더(134)이며, 제2 고정부재(132)와 연결되는 부분은 가스 스프링 본체 하단부일 것이다.
First and second gas springs 13 and 23 are provided behind the second arm 12. The first gas spring 13 is fixed to the second arm 12 by a first fixing member 131, And the other end is connected to the middle part of the rotary part 31 by the second fixing member 132 and is located in the inner space of the rotary part. The fixing members 131 and 132 are pivotable to a first shaft 135 installed transversely to the second arm 12 and a second shaft 136 installed across the inner space of the rotary part 31, Lt; / RTI > Here, the portion connected to the first fixing member 131 is the cylinder 134 of the gas spring, and the portion connected to the second fixing member 132 may be the lower end of the gas spring body.

또한, 상기 제2 가스 스프링(23)은 제1 가스 스프링(13)과 인접하여 설치되는데, 상기 제2 가스 스프링(23)은, 그 일단이 제3 고정부재(233)에 의해 링크 플레이트(26)에 연결되고, 타단은 제4 고정부재(234)에 의해 회전부(31)의 하면에 연결된다. 상기 제3 고정부재(233)는 링크 플레이트(26) 둘레의 일정 위치에 설치되는 제3 샤프트(235)에 피봇가능하게 연결되고, 제4 고정부재(234)는 제4 샤프트(236)를 통해 제2 가스 스프링(23)의 하단과 연결되는데, 제4 샤프트(236)는 제4 고정부재(234)에 대해 피봇가능하다. 여기에서 상기 제3 고정부재(233)와 연결되는 부분은 가스 스프링의 실린더(232)이며, 제4 고정부재(234)와 연결되는 부분은 제2 가스 스프링(23) 본체 하단부이다. 본 발명에서는 상기 제2 고정부재(132) 및 제4 고정부재(234)가 설치되어 있으나, 가스 스프링 하단이 직접 샤프트에 피봇가능하게 연결될 수도 있다.
The second gas spring 23 is installed adjacent to the first gas spring 13. The other end of the second gas spring 23 is connected to the link plate 26 And the other end is connected to the undersurface of the rotation part 31 by a fourth fixing member 234. The third fixing member 233 is pivotally connected to a third shaft 235 provided at a predetermined position around the link plate 26 and the fourth fixing member 234 is coupled to the third shaft 235 via a fourth shaft 236 Is connected to the lower end of the second gas spring 23, and the fourth shaft 236 is pivotable with respect to the fourth fixing member 234. Here, the portion connected to the third fixing member 233 is the cylinder 232 of the gas spring, and the portion connected to the fourth fixing member 234 is the lower end portion of the second gas spring 23. In the present invention, the second fixing member 132 and the fourth fixing member 234 are provided, but the lower end of the gas spring may be directly pivotally connected to the shaft.

일반적으로 중량물을 취급하는 수직 다관절 로봇은 자동차 바디, 엔진블럭, 고중량 물품 및 기계가공품 등의 무게가 많이 나가는 제품을 취급하기 위해 육축 수직 다관절로 구성된다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 지면에 설치되는 베이스(40)를 중심으로 회전부(31)는 제1 모터(30) 및, 상기 모터(30)와 연결되어 구성되는 감속기의 가동으로 소정의 방향으로 회전하고(1축 회전), 상기 회전부(31)의 상단의 제2 회전축(11)에 연결된 제2 아암(12)은 제2 모터(10) 및 감속기의 가동으로 상하 방향으로 회전하게 된다(2축 회전). 또한 제2 아암(12)의 상단에 설치되는 제3 회전축(21)은 제3 모터(20)의 가동으로 회전하고 이로인해 제3 회전축과 연결된 제3 아암(22)도 상하 방향으로 회전한다(3축 회전). 상기 제2 모터(10)는 제2 회전축에 설치되는데, 하기에 설명될 링크 플레이트(26) 및 상기 제3 모터(20)와는 대향하여 설치된다. 즉 링크 플레이트가 연결되는 제2 아암(12)의 링 형상 하단에 대향하여 설치된다.
In general, a vertical articulated robot handling heavy objects is composed of vertical and vertical joints for handling heavy products such as automobile bodies, engine blocks, heavy-weight articles and machined products. 1 to 5, the rotation unit 31 includes a first motor 30 and a speed reducer connected to the motor 30 to rotate in a predetermined direction And the second arm 12 connected to the second rotary shaft 11 at the upper end of the rotary unit 31 is rotated in the vertical direction by the operation of the second motor 10 and the speed reducer 2-axis rotation). The third rotary shaft 21 installed at the upper end of the second arm 12 is rotated by the operation of the third motor 20 so that the third arm 22 connected to the third rotary shaft also rotates in the vertical direction 3-axis rotation). The second motor 10 is installed on the second rotation shaft and is installed opposite to the link plate 26 and the third motor 20 to be described later. That is, the ring-shaped lower end of the second arm 12 to which the link plate is connected.

상기 회전부(31)의 일측, 즉 제2 아암(12)의 링 형상 하단에 대해 회전가능하게 연결된 링크 플레이트(26)가 제3 모터(20)에 의해 회전함으로써, 링크 플레이트(26)의 회전력이 링크(24)를 통해 상기 제3 회전축(21)에 전달되며, 이로인해 제3 회전축(21)에 연결된 제3 아암(22)이 소정의 상하 방향으로 작동하게 된다. 즉 링크플레이트, 링크 및 제3 회전축은 서로 연동된다.
The link plate 26 rotatably connected to one side of the rotation part 31, that is, the lower end of the ring shape of the second arm 12 is rotated by the third motor 20 so that the rotational force of the link plate 26 The third arm 22 connected to the third rotary shaft 21 is operated in a predetermined vertical direction by the third rotary shaft 21 via the link 24. That is, the link plate, the link, and the third rotation shaft cooperate with each other.

보다 상세하게는, 상기 제2 아암(12)의 링 형상 하단에 대해 회전 가능하게 연결된 링크 플레이트(26)는 제2 링크 피봇축(27)을 통해 링크(24)와 연결되고, 상기 링크(24)는 제1 링크 피봇축(26)을 통해 제3 회전축(21)과 연결된다. 상기 제3 회전축(21)은 제3 아암(22)과 연결되어 제3 아암(22)을 상하로 작동시킨다. 즉, 제3 모터(20)가 작동되면, 상기 제3 모터와 연결된 링크 플레이트(26)가 회전하고 이어서 링크(24) 및 제3 회전축(21)이 회전함으로써 제3 아암(22)이 상하로 작동된다.
More specifically, a link plate 26 rotatably connected to the ring-shaped lower end of the second arm 12 is connected to the link 24 via a second link pivot shaft 27, and the link 24 Is connected to the third rotary shaft 21 via the first link pivot shaft 26. [ The third rotary shaft 21 is connected to the third arm 22 to operate the third arm 22 up and down. That is, when the third motor 20 is operated, the link plate 26 connected to the third motor is rotated, and the link 24 and the third rotation shaft 21 are rotated so that the third arm 22 is moved up and down .

상기의 회전부(31), 제2 아암(12) 및 제3 아암(22)의 회전은 아암의 작업위치를 결정하기 위한 회전으로, 제어장치(미도시)에 입력된 위치값(x,y,z)에 따라 회전축이 회전을 하여 취급할 물품이 있는 소정의 위치로 아암을 이동시키는 것이다. 모터는 회전축을 회전시키는 회전력을 발생시키고, 감속기는 모터의 회전력을 일정 속도로 감속시키는 역할을 한다. 여기에서는 감속기가 모터와 일체로 연결 형성되는 것이 당업자에게는 자명하므로 감속기를 도면 상에 표시하지 않았다. 또한 제3 아암(22)의 단부에는 복수개의 회전축으로 구성되어 상하좌우 회전을 동시에 취할 수 있는 아암(도면부호 미도시)이 더 형성되는데, 제2 및 제3 아암(12,22)이 소정의 위치에 도달하면 제어장치(미도시)에 지정된 코디네이션 값에 따라 상기 아암이 물품을 다루기 위한 정확한 자세를 결정한다. 일반적으로 상기 아암의 단부에는 물품을 옮기기 위한 보조장치인 지그를 장착할 수 있다.
The rotation of the rotary part 31, the second arm 12 and the third arm 22 is a rotation for determining the working position of the arm, and the position values (x, y, z), the rotary shaft is rotated to move the arm to a predetermined position where there is an article to be handled. The motor generates rotational force for rotating the rotary shaft, and the speed reducer serves to decelerate the rotational force of the motor at a constant speed. Here, it is obvious to those skilled in the art that the reducer is formed integrally with the motor, so that the reducer is not shown in the drawing. Further, an arm (not shown) is formed at the end of the third arm 22 and is configured to include a plurality of rotation shafts and can simultaneously rotate up and down and left and right. The second and third arms 12, The arm determines the correct posture for handling the article according to the coordination value assigned to the control device (not shown). Generally, an end of the arm may be equipped with a jig, which is an auxiliary device for moving the article.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치의 제1 및 제2 가스 스프링(13,23)의 연결 구성이 보다 상세히 도시되어 있다. 6 and 7, the connection structure of the first and second gas springs 13 and 23 of the gravity compensation device of the vertical articulated robot having the parallel link structure according to the present invention is shown in more detail.

도면에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 가스 스프링(23,13)은 회전부(31)와 제2 아암(12)의 후방 사이에 설치되는데, 특히, 회전부(31)의 내측 공간과 제2 아암(12)의 후방 사이에 설치된다.As shown in the figure, the first and second gas springs 23 and 13 are installed between the rotary part 31 and the rear of the second arm 12. In particular, And is disposed between the rear of the arm 12.

상기 제1 가스 스프링(13)의 일단인 실린더(134)는 제1 고정부재(131)를 통해 제2 아암(12)의 하부에 연결되는데, 상기 제1 고정부재(131)는 제1 샤프트(135)에 피봇가능하게 연결됨으로써, 제1 가스 스프링(13)의 실린더(134)가 제2 아암(12)의 후방 하부에 연결되는 것이다. 또한 제1 가스 스프링(13)의 타단은 회전부(31)의 내부 공간의 중간부를 가로질러 설치되는 제2 샤프트(136)에 제2 고정부재(132)를 통해 피봇 가능하게 연결된다.A cylinder 134 which is one end of the first gas spring 13 is connected to a lower portion of the second arm 12 through a first fixing member 131, The first fixing member 131 is pivotally connected to the first shaft 135 so that the cylinder 134 of the first gas spring 13 is connected to the rear lower portion of the second arm 12. The other end of the first gas spring (13) And is pivotally connected to the second shaft 136 installed across the middle portion of the inner space of the rotary part 31 via the second fixing member 132. [

상기 제2 가스 스프링(23)의 일단인 실린더(232)는 제2 아암(12)의 링 형상 하단 일측에 구성된 링크 플레이트(26)와 제3 고정부재(233)를 통해 연결되고, 제2 가스 스프링의 타단은 회전부(31)의 하면에 설치되는 제4 고정부재(234)를 통해 연결된다. 바람직하게는, 상기 제1 가스 스프링(13)은 종래의 밸런스 스프링의 역할을 하며, 제2 가스 스프링(23)은 종래의 밸런스 웨이트의 역할을 대신한다.
The cylinder 232 which is one end of the second gas spring 23 is connected to the link plate 26 formed on the lower side of the ring shape of the second arm 12 through the third fixing member 233, The other end of the spring is connected through a fourth fixing member 234 provided on the lower surface of the rotation part 31. [ Preferably, the first gas spring 13 serves as a conventional balance spring and the second gas spring 23 serves as a conventional balance weight.

도 7은 아암들이 소정의 방향으로 이동하기 전의 최초 위치 상태의 제1 및 제2 가스 스프링(13,23)을 도시한 것이다. 상기 제1 가스 스프링(13)의 실린더(134)는 외부로 연장된 상태이고, 제2 가스 스프링(23)의 실린더(232)도 외부로 연장된 상태를 유지한다. Fig. 7 shows the first and second gas springs 13, 23 in their initial position before the arms move in a predetermined direction. The cylinder 134 of the first gas spring 13 is extended to the outside and the cylinder 232 of the second gas spring 23 is also extended to the outside.

이때, 제2 모터(10)를 작동하여 제2 회전축(11)을 회전시켜(시계방향) 제2 아암(12)이 하향으로 작동(회전)되면, 제1 가스 스프링(13)은 제2 샤프트(136)를 중심으로 시계방향으로 피봇되므로, 실린더(134)는 가스 스프링(23)의 하우징 내로 인입되면서 하우징 내의 압축가스를 압축하여 제2 아암(12)에 가해지는 중력을 보상하게 된다. 또한 소정의 위치에서 작업 완료 후, 제2 아암(12)이 제자리로 복귀시에는 제2 회전축(11)이 반대로 회전(반시계 방향)하는데, 이때 실린더(134)가 외부로 인출됨과 동시에 하우징 내의 압축가스가 실린더를 밀어줌으로써 보다 용이하게 제2 아암(12)이 제자리로 복귀된다.
At this time, when the second arm 12 is operated downward (rotated) by rotating the second rotation shaft 11 (clockwise direction) by operating the second motor 10, the first gas spring 13 is rotated The cylinder 134 is pushed into the housing of the gas spring 23 to compress the compressed gas in the housing to compensate for the gravity applied to the second arm 12. [ When the second arm 12 returns to its original position after the completion of the operation at the predetermined position, the second rotation shaft 11 rotates in the opposite direction (counterclockwise direction). At this time, the cylinder 134 is drawn out to the outside, The second arm 12 is returned to its position more easily by the compressed gas pushing the cylinder.

또한 제3 아암(22)은, 제3 모터(20)가 작동되어 링크 플레이트(26)가 회전(시계방향)하고 링크(24)가 연동하여 제3 회전축을(21) 회전시킴으로써 하향으로 작동하는데, 이때 제2 가스 스프링(23)은 제4 샤프트(236)를 중심으로 반시계방향으로 피봇되므로 제2 가스 스프링(23)의 실린더(232)도 하우징의 내부로 인입되면서 하우징 내의 압축가스를 압축하여 제3 아암(22)에 가해지는 중력을 보상하게 된다. 그리고 원래 위치로 제3 아암(22)이 복귀시에, 링크 플레이트(26)가 반시계방향으로 회전하고 제2 가스 스프링(23)은 제4 샤프트(236)를 중심으로 시계방향으로 피봇되어 실린더(232)가 제2 가스 스프링(23)의 외부로 인출됨과 동시에 하우징 내의 압축가스가 실린더를 밀어줌으로써 보다 용이하게 제3 아암(22)이 제자리로 복귀된다. 여기에서 제2 가스 스프링(23)의 실린더(232)가 링크 플레이트(26)의 중심점과 일치하게 정렬된 상태를 유지시에 실린더가 하우징 내로 최대 인입된다.
The third arm 22 is also operated downward by the third motor 20 being actuated to rotate the link plate 26 in the clockwise direction and the link 24 to interlock and rotate the third rotational shaft 21 The second gas spring 23 is pivoted counterclockwise about the fourth shaft 236 so that the cylinder 232 of the second gas spring 23 is also drawn into the housing to compress the compressed gas in the housing Thereby compensating for the gravity applied to the third arm 22. When the third arm 22 returns to its original position, the link plate 26 rotates counterclockwise and the second gas spring 23 pivots clockwise about the fourth shaft 236, The third arm 22 returns to its original position more easily by the compressed gas in the housing pushing the cylinder while the second gas spring 232 is pulled out of the second gas spring 23. Here, when the cylinder 232 of the second gas spring 23 is kept aligned with the center point of the link plate 26, the cylinder is drawn into the housing at the maximum.

상기와 같이 제2 아암(12) 및 제3 아암(22)이 전방으로 하향하여 회전작동 할 때도 가스 스프링들이 중력을 보상하지만, 후방으로 회전 작동할 때도 가스 스프링들의 중력 보상이 적용된다. Even when the second arm 12 and the third arm 22 rotate forward and downward as described above, the gas springs compensate for the gravity, but the gravity compensation of the gas springs is applied even when rotating backward.

상기 가스 실린더들의 상부에는, 압축가스의 압축비를 낮추기 위해, 가스 스프링의 반력을 일정하게 유지시키기 위해 리저버 탱크(어큐뮬레이터)들(133,231)이 가스 스프링과 연통하게 설치된다.
In order to lower the compression ratio of the compressed gas, reservoir tanks (accumulators) 133 and 233 are provided in the upper part of the gas cylinders so as to communicate with the gas springs in order to maintain a constant reaction force of the gas springs.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며,본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10.제2 모터 11.제2 회전축
12.제2 아암
13.제1 가스 스프링 131,132.제1 및 제2 고정부재
133.제1 리저버 탱크 134.실린더
135,136.제1 및 제2 샤프트
20.제3 모터 21.제3 회전축
22.제3 아암 23.제2 가스 스프링
231.제2 리저버 탱크 232.실린더
233,234.제3 및 제4 고정부재 235,236.제3 및 제4 샤프트
24.링크
25,27. 제1 및 제2 링크 피봇축 26.링크 플레이트
30.제1 모터 31.회전부
40.베이스10. Second motor 11. Second rotating shaft
12. Second arm
13. First gas spring 131, 132. First and second fixing members
133. First reservoir tank 134. Cylinder
135, 136. The first and second shafts
20. Third motor 21. Third rotary shaft
22. The third arm 23. The second gas spring
231. Second reservoir tank 232. Cylinder
233, 234. Third and fourth fixing members 235, 236. Third and fourth shafts
24. Link
25, 27. First and second link pivot axes 26. Link plates
30. First motor 31. Rotation part
40. Base

Claims (6)

회전부와 제2 아암의 후방 사이에 설치되어 아암에 가해지는 중력을 보상하기 위한 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치에 있어서,
상기 회전부의 내측 공간과 제2 아암의 후방 사이에 설치되는 제1 및 제2 가스 스프링;
상기 제1 가스 스프링 일단의 실린더와 제2 아암의 하부를 연결하는 제1 고정부재 및 제1 가스 스프링의 타단과 회전부의 중간부를 연결하는 제2 고정부재;
상기 제2 가스 스프링 일단의 실린더와 제2 아암의 링 형상 하단 일측에 구성된 링크 플레이트를 연결하는 제3 고정부재 및 제2 가스 스프링의 타단과 회전부의 하면을 연결하는 제4 고정부재;
를 포함하여 구성되며, 상기 제2 아암의 링 형상 하단 타측에는 제2 모터가 구성되며, 상기 제1 고정부재는 제2 아암의 하부에 구성된 제1 샤프트에 연결되며, 제2 고정부재는 회전부 중간부에 구성된 제2 샤프트에 연결되고, 상기 제3 고정부재는 링크 플레이트 둘레의 일정 위치에 설치되는 제3 샤프트에 연결되고, 제4 고정부재는 제4 샤프트를 통해 제2 가스 스프링의 하단과 연결되는 것을 특징으로 하는 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치.
A gravity compensator of a vertical articulated robot having a parallel link structure installed between a rotary part and a rear part of a second arm to compensate gravity applied to the arm,
First and second gas springs installed between the inner space of the rotary part and the rear of the second arm;
A first fixing member connecting the cylinder of the one end of the first gas spring and a lower portion of the second arm, and a second fixing member connecting the other end of the first gas spring and the middle portion of the rotation portion;
A third fixing member connecting the cylinder at one end of the second gas spring and a link plate formed at a lower end of the ring shape of the second arm, and a fourth fixing member connecting the other end of the second gas spring and the lower surface of the rotation portion;
And a second motor is configured on the other side of the ring-shaped lower end of the second arm, the first fixing member is connected to a first shaft formed at a lower portion of the second arm, And the fourth fixing member is connected to the lower end of the second gas spring through the fourth shaft, and the third fixing member is connected to the third shaft installed at a predetermined position around the link plate, Wherein the gravity compensating device is a gravity compensating device of a vertical articulated robot having a parallel link structure.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제3 고정부재가 연결된 링크 플레이트는, 링크를 통해 제 3회전축과 연결되며, 제3 모터에 의해 회전 운동하는 것을 특징으로 하는 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the link plate to which the third fixing member is connected is connected to the third rotation shaft through a link and is rotationally moved by the third motor.
제 1항에 있어서,
상기 회전부는 제1 모터에 의해 회전 운동하며, 제 2아암은 제2 모터에 의해 상하 운동하고, 제3 아암은 제3 모터에 의해 상하 운동하는 것을 특징으로 하는 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the rotary part is rotated by the first motor, the second arm is moved up and down by the second motor, and the third arm is moved up and down by the third motor. Of gravity compensation device.
제 4항에 있어서,
상기 링크 플레이트는 상기 제2 아암의 링 형상 하단에 대해 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 평행링크 구조를 갖는 수직 다관절 로봇의 중력 보상 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the link plate is rotatably connected to the lower end of the ring of the second arm. ≪ RTI ID = 0.0 > 15. < / RTI >
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