KR101485760B1 - 단축 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이밍 벨트나 볼 스크류 등을 사용하지 않고, 리니어 가이드들을 조합하여 구동 방향과 속도를 정확하게 제어할 수 있으며, 특히 고온 환경 등에서 사용이 적합한 단축 로봇에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 단축 로봇은, 이송 목적물을 탑재하는 목적물 탑재대; 상기 목적물 탑재대의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 목적물 탑재대와 함께 이동하는 중앙 이동 블럭; 상기 중앙 이동 블럭의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭의 수평 이동 방향을 안내하는 수평 이동 안내 가이드; 상기 중앙 이동 블럭의 측부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭의 수평 방향 구동력을 제공하는 수평 구동 동력 제공부; 상기 수평 구동 동력 제공부와 결합되어 설치되며, 상기 수평구동 동력 제공부를 회전시키는 회전 구동부;를 포함한다.

Description

단축 로봇{THE ONE AXIS ROBOT}

본 발명은 단축 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이밍 벨트나 볼 스크류 등을 사용하지 않고, 리니어 가이드들을 조합하여 구동 방향과 속도를 정확하게 제어할 수 있으며, 특히 고온 환경 등에서 사용이 적합한 단축 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 단축로봇은 공장자동화 설비에 채용되어 제품 생산과정에서 부품이나 조립 중인 제품을 자동으로 이송하거나 적재하는데 사용되는 것으로서, 주로 볼스크류를 사용하거나 타이밍 벨트를 사용하여 구성되며, 볼스크류나 타이밍 벨트 상에 무빙 블럭이 결합되어 무빙 블럭이 이동가능하게 구성된다.

타이밍 벨트를 이용하는 단축 로봇에는, 타이밍벨트가 이동되면서 타이밍벨트에 고정된 무빙블럭을 이동시키는 벨트 회전식 단축 로봇과, 양단이 고정되어 있는 타이밍 벨트에서 주행가능하게 설치한 무빙블럭을 이동시키는 벨트 고정식 단축로봇이 있다.

그런데 이러한 타이밍벨트를 이용한 단축 로봇은 벨트 구동에 의하여 필연적으로 파티클이 발생하므로, 정밀 산업 분야에서 사용하기가 어려우며, 사용과정에서 벨트의 노후화에 의하여 일정한 주기별로 벨트를 교환하여야 하는 번거로움이 있는 문제점이 있다. 특히, 상기 타이밍 벨트는 대부분 열에 의한 팽창 계수가 큰 물질로 이루어지므로 고온과 저온 환경을 왕복하는 조건에서는 사용이 어려운 문제점이 있다.

한편 볼 스크류를 이용한 단축 로봇은 구동 속도가 느리며, 매우 고가라는 문제점이 있다. 따라서 고온 환경 등 다양한 환경에서 사용 가능하며, 구동 속도와 방향 등을 정확하게 제어할 수 있는 단축 로봇의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 벨트나 볼 스크류 등을 사용하지 않고, 리니어 가이드들을 조합하여 구동 방향과 속도를 정확하게 제어할 수 있으며, 특히 고온 환경 등에서 사용이 적합한 단축 로봇을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 단축 로봇은, 이송 목적물을 탑재하는 목적물 탑재대; 상기 목적물 탑재대의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 목적물 탑재대와 함께 이동하는 중앙 이동 블럭; 상기 중앙 이동 블럭의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭의 수평 이동 방향을 안내하는 수평 이동 안내 가이드; 상기 중앙 이동 블럭의 측부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭의 수평 방향 구동력을 제공하는 수평 구동 동력 제공부; 상기 수평 구동 동력 제공부와 결합되어 설치되며, 상기 수평구동 동력 제공부를 회전시키는 회전 구동부;를 포함한다.

그리고 본 발명에서 상기 수평구동 동력제공부는, 상기 중앙 이동 블럭의 측부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭을 경사진 방향으로 상대이동시키는 경사 이동 가이드; 상기 경사 이동 가이드와 결합되어 설치되며, 상기 경사 이동 가이드를 고정시키는 고정 브라켓; 상기 고정 브라켓의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 고정 브라켓을 상하 방향으로 승강시키는 브라켓 승강부; 상기 브라켓 승강부와 상기 수평 이동 가이드를 상기 고정 브라켓의 승강 운동과 간섭되지 않도록 결합시키는 가이드 결합부;를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 경사 이동 가이드는 상기 중앙 이동 블럭의 양 측부와 각각 결합되어 설치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 브라켓 승강부는 상기 고정 브라켓의 중앙 부분과 결합되는 것이 바람직하다.

또한 상기 가이드 결합부는 상기 브라켓 승강부를 중심으로 하여 양측에 각각 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 단축 로봇에는, 상기 회전 구동부를 승강시키는 회전 구동부 승강수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 단축 로봇은 타이밍 벨트를 사용하지 않으므로 사용 과정에서 파티클이 발생하지 않으며, 온도 변화에 대하여 상대적으로 팽창율이 작은 금속으로 이루어지므로 고온 환경에서도 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한 상하 방향으로 경사 구동에 의하여 목적물 탑재대를 수평 방향으로 이동시키므로, 이동 방향과 이동폭이 정확하게 제어되는 장점이 있으며, 비교적 저가로 제조할 수 있는 장점도 있다.

또한 본 발명의 단축 로봇은 구조가 매우 단순하여 고장 발생 가능성이 낮으며, 장치의 신뢰성이 매우 높은 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 이동블럭과 수평이동 안내 가이드 및 경사이동 안내 가이드의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 이동블럭과 수평이동 안내 가이드 및 경사이동 안내 가이드의 결합 관계를 도시하는 평면도이다.
도 3과 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 이동블럭이 경사이동 안내 가이드에 의하여 수평 이동하는 과정을 도시하는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단축 로봇의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단축 로봇에 이송 목적물을 탑재한 상태를 도시하는 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 단축 로봇(1)은 도 6에 도시된 바와 같이, 목적물 탑재대(10), 중앙 이동 블럭(20), 수평이동 안내 가이드(30), 수평구동 동력제공부(40) 및 회전 구동부(50)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 목적물 탑재대(10)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 단축 로봇(1)을 이용하여 이송하고자 하는 이송 목적물(O)과 실제로 접촉하며, 상기 이송 목적물(O)을 탑재하는 구성요소이다. 따라서 상기 목적물 탑재대(10)는 상기 이송 목적물의 구조에 따라 다양하게 변화될 수 있으며, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 얇은 유리 기판을 이송하기에 적합한 엔드 이펙터 구조를 가질 수 있다.

다음으로 상기 중앙 이동블럭(20)은, 도 5, 6에 도시된 바와 같이, 상기 목적물 탑재대(10)의 하부 또는 측부 등 다양한 위치와 결합되어 설치될 수 있으며, 상기 목적물 탑재대(10)와 함께 이동하는 구성요소이다. 즉, 본 실시예에 따른 단축 로봇(1)이 수평 이동하는 이동축에 대하여 상기 목적물 탑재대(10)와 일체가 되어 함께 이동하는 것이며, 상기 중앙 이동블럭(20)을 제어하여 결과적으로 상기 목적물 탑재대(10)와 이송 목적물(O)의 이동 방향과 거리 및 속도를 제어하는 것이다.

본 실시예에서 구체적으로 상기 중앙 이동 블럭(20)은 후술하는 수평이동 안내 가이드(30)와 결합되는 하부에 제1 가이드 결합부(22)가 형성되고, 양 측부에는 후술하는 경사이동 가이드(41, 42)와 결합되는 제2, 3 가이드 결합부(24, 26)가 형성되는 구조를 가진다.

다음으로 상기 수평이동 안내 가이드(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 중앙 이동 블럭(20)의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭(20)의 수평 이동 방향을 안내하는 구성요소이다. 즉, 상기 수평 이동 안내 가이드(30)는 본 실시예에 따른 단축로봇(1)에서, 이송 목적물(O)을 이동시키는 이동축과 이동 거리를 제공하고 한정하는 것이다. 상기 수평 이동 안내 가이드(30)는 일반적인 리니어 가이드로 구비될 수 있으며, 상기 중앙 이동 블럭(20)에 형성되는 상기 제1 가이드 결합부(22)와 결합되어 설치된다.

본 실시예에서 상기 수평 이동 안내 가이드(30)는, 상기 수평구동 동력제공부(40)의 상하 구동에 대하여 상대적으로 고정된 위치 즉, 후술하는 브라켓 승강부(44)와 결합되어 설치된다.

다음으로 상기 수평구동 동력제공부(40)는, 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 중앙 이동 블럭(20)의 측부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭(20)의 수평 방향 구동을 위한 동력을 제공하는 구성요소이다. 전술한 바와 같이, 일반적인 단축로봇에서는 이러한 수평 방향 구동 동력을 타이밍 벨트나 볼 스크류를 이용하여 제공하지만, 본 실시예에서는 리니어 가이드가 조합되는 구조로 상기 수평 구동 동력 제공부(40)를 구성한다.

구체적으로 상기 수평구동 동력제공부(40)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 경사 이동 안내 가이드(41, 42), 고정 브라켓(43), 브라켓 승강부(44) 및 가이드 결합부(45 ,46)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 경사 이동 가이드는, 상기 중앙 이동 블럭(20)의 측부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭(20)을 상기 수평 이동 안내 가이드(30)의 설치 방향과 경사진 방향으로 상대이동시키는 구성요소이다. 여기에서 상대 이동이라 함은, 상기 중앙 이동 블럭(20) 자체가 실제로 경사진 방향으로 이동하는 것이 아니라, 상기 경사 이동 가이드(41, 42)의 상하 방향 높이가 변화됨에 따라 상기 중앙 이동 블럭(20)이 상기 경사 이동 가이드(41, 42)와 접촉하는 위치가 상대적으로 변화되는 것을 말한다.

구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 중앙 이동 블럭(20)이 상기 경사 이동 안내 가이드(41)의 우측단에 위치하는 경우에는, 상기 중앙 이동 블럭(20)의 위치가 상기 수평 이동 안내 가이드(30) 상에서 우측 말단 위치(P1)이다. 이 상태에서 상기 경사 이동 안내 가이드(41)는 가장 하측으로 하강한 상태이다.

그리고 나서 상기 경사 이동 안내 가이드(41)가 도 4에 도시된 바와 같이, 상승하면, 상기 중앙 이동 블럭(20)의 위치는 상기 수평 이동 안내 가이드(30) 상에서 좌측 말단 위치(P2)이다. 이렇게 상기 경사 이동 안내 가이드(41)의 상하 승강 동작에 의하여 상기 중앙 이동 블럭(20)은 절대적인 높이가 변하지는 않지만, 상기 경사 이동 안내 가이드(41)와의 상대적 높이가 변하면서, 상기 수평 이동 안내 가이드(30)를 따라 수평 이동하는 것이다.

상기 경사이동 안내 가이드(41, 42) 역시, 일반적인 리니어 가이드로 구비될 수 있으며, 상기 경사 이동 안내 가이드(41, 42)가 상기 수평 이동 안내 가이드(30)와 이루는 결합 각도는 다양하게 변화될 수 있다. 즉, 상기 결합 각도가 작으면 상기 경사이동 안내 가이드(41, 42)의 미세한 상하 구동에도 상기 중앙 이동블럭(20)이 상기 수평이동 안내 가이드(30) 상에서 크게 움직이고, 상기 결합 각도가 크면 상기 경사이동 안내 가이드(41, 42)가 상하 방향으로 크게 움직여도 상기 중앙 이동블럭(20)이 수평 방향으로 작게 움직여서 정밀 제어가 용이하다.

상기 경사이동 안내 가이드(41, 42)는 상기 중앙 이동 블럭(20)의 일 측부에만 구비될 수도 있지만, 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 양측에 각각 구비되어 상기 중앙 이동 블럭(20)을 안정적으로 지지하며, 정밀 제어가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 고정 브라켓(43)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 경사 이동 가이드(41, 42)와 결합되어 설치되며, 상기 경사 이동 가이드(41, 42)를 고정시키는 구성요소이다. 따라서 상기 고정 브라켓(43)은 상기 경사 이동 가이드(41, 42)와 함께 상하 방향으로 이동하며, 상기 중앙 이동 블럭(20)의 양측에 각각 설치되어 있는 한 쌍의 경사 이동 가이드(41, 42)의 설치 위치에 변화가 발생하지 않도록 견고하게 고정하는 역할을 한다.

다음으로 상기 브라켓 승강부(44)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정 브라켓(43)의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 고정 브라켓(43)을 상하 방향으로 승강시키는 구성요소이다. 상기 브라켓 승강부(44)가 상기 고정 브라켓(43)을 상하 방향으로 승강시키면, 상기 고정 브라켓(43)에 고정되어 설치되는 상기 경사이동 가이드(41, 42)도 상하 방향으로 승강된다. 이 경사이동 가이드(41, 42)의 상하 방향 승강 구동에 의하여 상기 중앙 이동 블럭(20)과 목적물 탑재대(10)가 수평 이동하는 것이다. 본 실시예에서 상기 브라켓 승강부(44)는 상기 고정 브라켓(43)의 중앙 부분과 결합되어 상기 고정 브라켓을 안정적으로 지지한다.

상기 중앙 이동 블럭(20)의 이러한 수평 구동을 위해서는 상기 경사이동 가이드(41, 42)가 상하 방향으로 이동되는 동안에, 상기 수평이동 안내 가이드(30)는 상기 경사이동 가이드(41, 42)에 대하여 고정된 위치를 유지하여야 한다. 따라서 본 실시예에서는 상기 브라켓 승강부(44)와 상기 수평 이동 가이드(30)를 상기 고정 브라켓(43)의 승강 운동과 간섭되지 않도록 결합시키는 가이드 결합부(45)가 더 구비된다.

상기 가이드 결합부(45)는 상기 고정 브라켓(43)의 승강 운동과 간섭되지 않기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정 브라켓(43)의 하면에 형성되는 관통공을 관통하여 설치되며, 상기 브라켓 승강부(44)를 중심으로 하여 마주보는 양측에 각각 구비되는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 회전 구동부(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수평 구동 동력 제공부(40)와 결합되어 설치되며, 상기 수평구동 동력 제공부(40) 및 수평 이동 안내 가이드(30)를 회전시키는 구성요소이다. 따라서 상기 회전 구동부(50)에 의하여 본 실시예에 따른 단축 로봇(1) 전체가 회전 가능하게 된다. 따라서 상기 목적물 탑재대(10)가 탑재된 이송 목적물(O)을 일측 방향에서 타측 방향으로 방향 전환시키고, 다양한 방향으로 수평 이동시킬 수 있는 것이다.

또한 본 실시예에 따른 단축로봇(1)에는 상기 회전 구동부(50)를 승강시키는 회전 구동부 승강수단(60)이 더 구비될 수 있다. 회전 구동부 승강수단(60)은 상기 회전 구동부(50)를 포함한 단축 로봇 전체를 상하 방향으로 승강시키는 구성요소로서, 이송 목적물을 목적물 탑재대(10)에 안착시키거나 분리시키는 과정에서 이송 목적물과 목적물 탑재대(10)의 높이를 변화시킬 때 사용된다.

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 단축 로봇
10 : 목적물 탑재대 20 : 중앙 이동 블럭
30 : 수평이동 안내 가이드 40 : 수평구동 동력제공부
50 : 회전 구동부 O : 이송 목적물

Claims (6)

1. 이송 목적물을 탑재하는 목적물 탑재대;
   상기 목적물 탑재대의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 목적물 탑재대와 함께 이동하는 중앙 이동 블럭;
   상기 중앙 이동 블럭의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭의 수평 이동 방향을 안내하는 수평 이동 안내 가이드;
   상기 중앙 이동 블럭의 측부와 결합되어 설치되며, 리니어 가이드 조합 구조로 상기 중앙 이동 블럭의 수평 방향 구동력을 제공하는 수평 구동 동력 제공부;
   상기 수평 구동 동력 제공부와 결합되어 설치되며, 상기 수평구동 동력 제공부를 회전시키는 회전 구동부;를 포함하며,
   상기 수평구동 동력제공부는,
   상기 중앙 이동 블럭의 측부와 결합되어 설치되며, 상기 중앙 이동 블럭을 경사진 방향으로 상대이동시키는 경사 이동 가이드;
   상기 경사 이동 가이드와 결합되어 설치되며, 상기 경사 이동 가이드를 고정시키는 고정 브라켓;
   상기 고정 브라켓의 하부와 결합되어 설치되며, 상기 고정 브라켓을 상하 방향으로 승강시키는 브라켓 승강부;
   상기 브라켓 승강부와 상기 수평 이동 가이드를 상기 고정 브라켓의 승강 운동과 간섭되지 않도록 결합시키는 가이드 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단축 로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 경사 이동 가이드는,
   상기 중앙 이동 블럭의 양 측부와 각각 결합되어 설치되는 것을 특징으로 하는 단축 로봇.
4. 제1항에 있어서, 상기 브라켓 승강부는,
   상기 고정 브라켓의 중앙 부분과 결합되는 것을 특징으로 하는 단축 로봇.
5. 제4항에 있어서, 상기 가이드 결합부는,
   상기 브라켓 승강부를 중심으로 하여 양측에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 단축 로봇.
6. 제1항에 있어서,
   상기 회전 구동부를 승강시키는 회전 구동부 승강수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 단축 로봇.

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