KR101794639B1 - Multiple robot having heat-resistant reinforcement part - Google Patents

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KR101794639B1
KR101794639B1 KR1020170059854A KR20170059854A KR101794639B1 KR 101794639 B1 KR101794639 B1 KR 101794639B1 KR 1020170059854 A KR1020170059854 A KR 1020170059854A KR 20170059854 A KR20170059854 A KR 20170059854A KR 101794639 B1 KR101794639 B1 KR 101794639B1
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원종범
강정석
박용균
윤남일
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주식회사 스맥
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Abstract

According to the present invention, a vertical multiaxial robot having a heat resistant reinforcement unit comprises: a low arm unit rotatably connected to a base supporting unit; an upper arm unit rotatably disposed on an end of the low arm unit; an upper driving module disposed between the low arm unit and the upper arm unit to interconnect the low arm unit and the upper arm unit, and to rotate the upper arm unit or to operate a gripper on an upper arm end; and a heat resistant reinforcement unit disposed on an end of the upper arm unit, and reinforcing heat resistance of a cable connected to the upper driving module and the upper driving module by having a heat transfer resistant layer disposed on an inner wall to prevent an external heat from being generated during a forging process. The vertical multiaxial robot having a heat resistant reinforcement unit in accordance with the present invention is capable of preventing malfunction or heat damage by blocking an upper driving module and a cable connected thereto from a high temperature environment through a first reinforcement casing which covers the upper driving module and through a second reinforcement casing disposed between a low arm unit and the upper driving module, and is capable of protecting the upper driving module from dust generated in a forging process by allowing cooling air to be air-purged in one direction inside the first reinforcement casing to the outside, thereby preventing malfunction of the robot and extending a service life.

Description

내열강화부를 갖는 수직다축로봇{MULTIPLE ROBOT HAVING HEAT-RESISTANT REINFORCEMENT PART}[0001] MULTIPLE ROBOT HAVING HEAT-RESISTANT REINFORCEMENT PART [0002]

본 발명은 내열강화부를 갖는 수직다축로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전달 저지층이 마련되어 내부의 모터와 케이블의 내열성을 강화시킨 내열강화부를 갖는 수직다축로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical multiaxial robot having a heat-resistant reinforcing portion, and more particularly to a vertical multi-axis robot having a heat-resistant reinforcing portion provided with a heat-transfer-inhibiting layer and reinforcing heat resistance of an internal motor and a cable.

일반적으로 산업용 로봇이라 함은 대상물을 자동으로 핸들링하기 위한 목적에 부합하는 공구(예를 들면, 그리퍼 또는 엔드이펙터 등)와, 다수의 운동축에 대하여 프로그래밍이 가능한 장치 일반을 말한다.In general, an industrial robot refers to a tool (for example, a gripper or an end effector) that meets the purpose of automatically handling an object and a general device capable of being programmed for a plurality of axes of motion.

로봇의 다축 운동을 가능하게 하는 것은, 관절마다 구동부가 각각 마련되며, 구동부는 정밀제어가 용이하여야 하고, 큰 토크와 빠른 가감속이 적합한 서보모터를 사용하는 것이 일반적이다. 서보모터는 크게 외부전원을 받아 토크를 발생시키는 모터부와 서보모터의 회전자와 일체되어 회전자의 회전속도, 위치등의 정보를 전달하는 엔코더부로 나눌 수 있는데, 모터부의 영구자석 등과, 엔코더부의 PCB 및 전자부품류 등, 이에 연결된 케이블 등은 고온에 취약할 수 있다. 따라서 서보모터를 구성하고 있는 재료의 내열성을 확인하고, 이를 조합하였을 때 복합적으로 나타내는 온도 특성을 확인하는 것은 단조용 로봇을 설계, 제작, 운용하는데 중요하다 할 수 있다. In order to enable multi-axis motion of the robot, a driving unit is provided for each joint, a driving unit should be easy to precisely control, and a servo motor suitable for high torque and fast acceleration / deceleration is generally used. The servomotor can be roughly divided into a motor section that receives external power and generates torque, and an encoder section that is integrated with the rotor of the servo motor to transmit information such as the rotational speed and position of the rotor. The permanent magnet of the motor section, PCBs and electronic parts, cables connected to them, etc. may be vulnerable to high temperatures. Therefore, it is important to check the heat resistance of the materials constituting the servomotor, and to check the temperature characteristics that are combined when these are combined. This is important in designing, manufacturing and operating the forging robot.

예컨대 사람이 작업하기 힘든 고온의 제조 환경 특히, 단조 설비에서 단조 가공품 및 반가공품은 약 1200도까지, 주변부 온도도 대략 200도 가까이 올라가는 고온의 작업 환경이기 때문에, 이러한 고온의 환경에서 단조용 로봇은 신뢰성있게 구동 가능해야 한다. 또한, 단조 공정에서 필수적으로 첨가되는 이형제나 부식방지제로부터 뿜어져 나오는 비산물 및 분진에 대한 저항성도 요구된다.For example, in a high-temperature manufacturing environment in which a person is hard to work, especially forging equipment, forgings and semi-finished products are heated to a high temperature of about 1200 degrees and peripheral temperatures of about 200 degrees, . Also, resistance to non-products and dust emitted from mold release agents and corrosion inhibitors, which are essentially added in the forging process, is also required.

그러나, 종래의 단조용 로봇은 고온의 단조 공정의 작업 환경에 놓여지는 경우, 회전모터와 엔코더 등의 구동부를 자체적으로 냉각하는 별도의 냉각수단이 마련되기 용이하지 않아 고온의 단조 가공품에 더 근접하는 상부 구동모듈 및 이에 연결되는 케이블이 고온에 방치되어 구동부 등의 오작동이나 열적 손상이 발생되는 문제점이 있다.However, when the conventional forging robot is placed in a working environment of a high-temperature forging process, it is not easy to provide a separate cooling means for cooling the driving parts such as the rotary motor and the encoder itself, The upper drive module and the cable connected to the upper drive module are left at a high temperature, resulting in malfunction or thermal damage of the drive unit.

또한, 단조 공정에서 필수적으로 공급되는 이형제와 부식 방지제가 산화하면서 발생되는 비산물이나 슬래그 등의 분진이 로봇 특히 구동부에 누적되어 손상을 가하는 등 로봇 수명 단축의 원인이 되는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that life of the robot is shortened due to accumulation of particulate matter and slag generated during oxidation of the releasing agent and the corrosion inhibitor, which are essentially supplied in the forging process, and accumulating in the driving part, particularly, in the driving part.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상부 구동모듈을 감싸는 제1 강화케이싱과 로우아암 유니트와 상부 구동모듈 사이에 마련된 제2 강화케이싱을 통해 상부 구동모듈 및 이에 연결되는 케이블이 고온의 작업환경으로부터 차단될 수 있어 구동부 등의 오작동이나 열적 손상이 방지될 수 있는 한편 냉각공기가 제1 강화케이싱의 내부에서 외부로의 일방향으로 에어퍼징(air-purging)이 가능할 수 있어 단조 공정에서 발생되는 분진으로부터 상부 구동모듈을 보호하여 로봇의 오작동을 방지하고 수명이 연장될 수 있는 내열강화부를 갖는 수직다축로봇을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a hybrid vehicle having a first reinforced casing for enclosing an upper drive module, a second drive module and a cable connected thereto through a second reinforced casing provided between the lower arm unit and the upper drive module It is possible to prevent malfunction or thermal damage of the driving part and the like, while air air purging can be performed in one direction from the inside to the outside of the first reinforced casing, The present invention provides a vertical multi-axis robot having a heat-resistant reinforcing portion that protects the upper drive module from dust generated from the dust, thereby preventing malfunction of the robot and extending its service life.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 내열강화부를 갖는 수직다축로봇은, 베이스 지지부에 회동 가능하게 연결되는 로우아암 유니트(low arm unit); 상기 로우아암 유니트의 단부에서 회동 가능하게 마련되는 어퍼아암 유니트(upper arm unit); 상기 로우아암 유니트와 상기 어퍼아암 유니트 사이에 배치되어 상기 로우아암 유니트와 상기 어퍼아암 유니트를 상호 연결하며, 상기 어퍼아암 유니트를 회동시키거나 상기 어퍼아암 단부의 그리퍼를 구동시키는 상부 구동모듈; 및 상기 어퍼아암 유니트의 단부에 배치되며, 단조 공정 시 발생되는 외부의 열이 내부로 전달됨이 저지되는 열전달 저지층이 내벽 상에 마련되어 상기 상부 구동모듈에 연결되는 케이블과 상기 상부 구동모듈의 내열성을 강화하는 내열강화부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vertical multi-axis robot including a low arm unit rotatably connected to a base support; An upper arm unit rotatably provided at an end of the lower arm unit; An upper drive module disposed between the lower arm unit and the upper arm unit for interconnecting the lower arm unit and the upper arm unit and rotating the upper arm unit or driving the gripper of the upper arm unit; And a heat transfer inhibiting layer disposed on an end of the upper arm unit and prevented from transferring external heat generated during a forging process to the inside of the upper arm unit so that the cable connected to the upper driving module and the heat- And a heat-resistant reinforcing portion for reinforcing the heat-resistant portion.

상기 내열강화부는, 상기 상부 구동모듈을 수용하는 제1 강화케이싱; 및 일단이 상기 상부케이싱과 결합되고 타단이 로우아암 유니트 측에 결합되어 상기 케이블을 감싸는 제2 강화케이싱을 더 포함할 수 있다.The heat resistant reinforcement includes a first reinforced casing for accommodating the upper drive module; And a second reinforced casing having one end coupled to the upper casing and the other end coupled to the lower arm unit to enclose the cable.

상기 제1 강화케이싱의 상기 열전달 저지층은 상기 제1 강화케이싱 내벽에 배치되는 내열강화층부이고, 상기 제2 강화케이싱의 상기 열전달 저지층은 상기 케이블을 수용하는 관형부재 내에 마련되는 내열강화벽부일 수 있다.Wherein the heat transmission blocking layer of the first reinforced casing is a heat resistant reinforced layer portion disposed on the inner wall of the first reinforced casing and the heat transmission blocking layer of the second reinforced casing is a heat resistant steel wall portion provided in the tubular member that receives the cable have.

상기 제1 강화케이싱은 부분적으로 탈착 가능하게 결합되도록 외면을 따라 사선의 절개라인이 형성되며, 상기 제2 강화케이싱은, 양단에 플랜지부가 마련되는 파이프부재; 및 상기 파이프부재와 연통되게 연결되며, 부분적으로 상기 로우아암 유니트에 결합되는 커버부재를 포함할 수 있다.Wherein the first reinforced casing is formed with an oblique incision line along the outer surface so as to be partially detachably coupled to the first reinforced casing, the second reinforced casing including: a pipe member having flanges at both ends; And a cover member communicably connected to the pipe member and partially coupled to the lower arm unit.

상기 내열강화층부와 상기 내열강화벽부는 상기 제1 강화케이싱 및 상기 관형부재 내벽에 각각 적층되게 마련될 수 있다.The heat resistant reinforced layer portion and the heat resistant steel wall portion may be stacked on the inner walls of the first reinforced casing and the tubular member, respectively.

상기 관형부재 내부의 상기 케이블을 제외한 나머지 공간에는, 외부의 냉각공기가 상기 관형부재를 따라 상기 상부 구동모듈로 투입되는 에어퍼징라인이며, 상기 제1 강화케이싱에는 상기 에어퍼징라인을 통해 공급된 상기 냉각공기를 외부로 배출시키는 에어팬이 마련될 수 있다.Wherein the tubular member is an air purging line through which external cooling air is introduced into the upper driving module along the tubular member in a space other than the cable inside the tubular member, An air fan for discharging the cooling air to the outside may be provided.

상부 구동모듈은, 상기 어퍼아암 유니트의 일단부에 마련되어 상기 어퍼아암 유니트의 타단부에 마련되는 그리퍼를 구동하는 그리퍼 구동부; 및 상기 로우아암 유니트에 대하여 상기 어퍼아암 유니트를 상대회동되도록 상기 어퍼아암 유니트를 구동하는 어퍼아암 구동부를 포함할 수 있다.The upper drive module includes a gripper driving unit provided at one end of the upper arm unit and driving a gripper provided at the other end of the upper arm unit; And an upper arm driving unit for driving the upper arm unit to relatively rotate the upper arm unit with respect to the lower arm unit.

상기 열전달 저지층은 케블라(kevlar) 재질로 제작될 수 있다.The heat blocking layer may be made of kevlar.

상기 내열강화층부 및 상기 내열강화벽부의 두께는 0.05 mm ~ 0.15 mm 일 수 있다.The thickness of the heat resistant reinforced layer portion and the heat resistant steel wall portion may be 0.05 mm to 0.15 mm.

상기 냉각공기는 20 ℃ ~ 30 ℃ 온도 범위일 수 있다.The cooling air may be in a temperature range of 20 ° C to 30 ° C.

상기 그리퍼 구동부는 복수의 중공모터이고, 상기 어퍼아암 구동부는 적어도 하나의 서보모터일 수 있다.The gripper driving unit may be a plurality of hollow motors, and the upper arm driving unit may be at least one servo motor.

본 발명에 의한 내열강화부를 갖는 수직다축로봇은, 상부 구동모듈을 감싸는 제1 강화케이싱과 로우아암 유니트와 상부 구동모듈 사이에 마련된 제2 강화케이싱을 통해 상부 구동모듈 및 이에 연결되는 케이블이 고온의 작업환경으로부터 차단될 수 있어 구동부 등의 오작동이나 열적 손상이 방지될 수 있는 한편 냉각공기가 제1 강화케이싱의 내부에서 외부로의 일방향으로 에어퍼징(air-purging)이 가능할 수 있어 단조 공정에서 발생되는 분진으로부터 상부 구동모듈을 보호하여 로봇의 오작동을 방지하고 수명이 연장될 수 있다.The vertical multi-axis robot having the heat resistant reinforced portion according to the present invention is characterized in that the upper drive module and the cable connected thereto are connected to each other through a first reinforced casing surrounding the upper drive module and a second reinforced casing provided between the lower arm unit and the upper drive module, Malfunction or thermal damage of the driving unit can be prevented while the air can be air-purged in one direction from the inside of the first reinforced casing to the outside, so that it is generated in the forging process So that malfunction of the robot can be prevented and the life of the robot can be prolonged.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 좌측면에서 로우아암 유니트를 부분적으로 절개한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 B-B라인의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부에서 제1 강화케이싱의 절개라인을 따라 일부분을 분해한 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부에서 제2 강화케이싱 부분의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 내열실험을 위한 온도측정 지점을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 내열실험 결과와 비교 대상군의 실험 결과를 각각 도시한 그래프이다.
1 is a perspective view of a vertical multiaxial robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view of a vertical multi-axis robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a state in which a row arm unit is partially cut from a left side surface of a vertical multi-axis robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention.
4 is a partial cross-sectional view of line BB of Fig.
5 is a view illustrating a state in which a part of the first reinforced casing is partially broken along a cutting line in the heat resisting steel section according to the embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a second reinforced casing portion in the heat resisting steel section according to an embodiment of the present invention.
7 is a view schematically showing temperature measurement points for heat resistance testing of a vertical multiaxial robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention.
8 to 10 are graphs respectively showing results of heat resistance test of a vertical multi-axis robot having a heat resistant reinforced portion and experimental results of a comparative group according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a vertical multi-axis robot having a heat resistant reinforced portion according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a vertical multi-axis robot having a heat resistant reinforced portion according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 좌측면에서 로우아암 유니트를 부분적으로 절개한 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 B-B라인의 부분 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부에서 제1 강화케이싱의 절개라인을 따라 일부분을 분해한 상태를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부에서 제2 강화케이싱 부분의 단면도이다.2 is a front view of a vertical multiaxial robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a vertical multi-axis robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the line BB of FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view of a second reinforced casing portion in the heat-resisting steel-reinforced portion according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of a second reinforced casing portion according to an embodiment of the present invention.

설명에 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 적용 대상은 고온 환경(예를 들어, 단조가공 뿐만 아니라 금형, 주조, 열처리나 표면처리, 소성가공 등) 및 극한 작업 환경 및 분진이 많은 작업장, 안전사고의 발생 가능성이 있는 위험한 공장 등에 적용 가능하며, 이하 설명의 편의를 위해 단조 가공용으로 한정하여 설명하기로 한다.Prior to the description, the object to be applied to the vertical multi-axis robot having the heat resistant reinforced portion according to the embodiment of the present invention is not limited to a high temperature environment (for example, a mold, casting, heat treatment, surface treatment, And dusty work places, and hazardous factories that may cause a safety accident. For convenience of explanation, the present invention is limited to forging work.

본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 지지부(100)에 회동 가능하게 연결되는 로우아암 유니트(200)(low arm unit); 상기 로우아암 유니트(200)의 단부에서 회동 가능하게 마련되는 어퍼아암 유니트(300)(upper arm unit); 상기 로우아암 유니트(200)와 상기 어퍼아암 유니트(300) 사이에 배치되어 상기 로우아암 유니트(200)와 상기 어퍼아암 유니트(300)를 상호 연결하며, 상기 어퍼아암 유니트(300)를 회동시키거나 상기 어퍼아암 유니트(300)의 단부의 그리퍼(미도시)를 구동시키는 상부 구동모듈(400, 도 4 참조); 및 상기 어퍼아암 유니트(300)의 단부에 배치되며, 단조 공정 시 발생되는 외부의 열이 내부로 전달됨이 저지되는 열전달 저지층(511, 540)이 내벽 상에 마련되어 상기 상부 구동모듈(400)에 연결되는 케이블(231)과 상기 상부 구동모듈(400)의 내열성을 강화하는 내열강화부(500)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 6, the vertical multiaxial robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention includes a low arm unit 200 rotatably connected to a base support portion 100; An upper arm unit 300 rotatably provided at an end of the lower arm unit 200; The lower arm unit 200 and the upper arm unit 300 are interconnected by being disposed between the lower arm unit 200 and the upper arm unit 300 to rotate the upper arm unit 300 An upper drive module 400 (see FIG. 4) for driving a gripper (not shown) of an end portion of the upper arm unit 300; And heat transfer blocking layers 511 and 540 disposed at the ends of the upper arm unit 300 and prevented from transferring external heat generated during the forging process to the upper driving module 400 And a heat-resistant steel making part 500 for enhancing the heat resistance of the upper drive module 400 and the cable 231 connected thereto.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 지지부(100)에는, 베이스 지지부(100)에 대하여 회동가능하게 마련되는 제1 회동체(110) 및 제1 회동체(110)를 회동 구동시키는 제1 회동모터부(120)가 마련된다.(1축)1 to 3, the base supporting portion 100 includes a first pivoting body 110 rotatably provided with respect to the base supporting portion 100, and a second pivoting body 110 rotating and rotating the first pivoting body 110 And a one-turn motor unit 120 is provided. (1-axis)

제1 회동체(110)에 인접하게 로우아암 유니트(200)가 마련되며, 로우아암 유니트(200)를 회동 구동시키는 제2 회동모터부(210)가 마련된다. 즉, 제2 회동모터부(210)는 로우아암 유니트(200)를 베이스 지지부(100)에 대하여 수평축을 중심으로 상대회동할 수 있다.(2축)A second armature unit 200 is provided adjacent to the first arm 110 and a second armature unit 210 for rotating and driving the arm assembly 200 is provided. That is, the second rotary motor unit 210 can relatively rotate about the horizontal axis with respect to the base support unit 100. (Two axes)

로우아암 유니트(200)는 주로 도 3을 참조하면, 로우아암 프레임과 각종 연결부재들로 마련되며, 로우아암 유니트(200) 내부에는 복수의 모터케이블(231)이 수용된 관형부재(230)가 배치될 수 있다. 관형부재(230) 내부로 에어퍼징라인이 실질적으로 마련될 수 있고, 냉각공기의 유로를 형성할 수 있다. 냉각공기의 흐름 구성에 대해서는 후술하기로 한다.3, the lower arm unit 200 is provided with a lower arm frame and various connecting members. Inside the lower arm unit 200, a tubular member 230 accommodating a plurality of motor cables 231 is disposed . An air purging line can be substantially provided inside the tubular member 230, and a flow path of the cooling air can be formed. The configuration of the cooling air flow will be described later.

로우아암 유니트(200)와 회동가능하게 마련되는 어퍼아암 유니트(300)가 마련될 수 있다. 어퍼아암 유니트(300)의 일단부에는 그리퍼 또는 엔드이펙터(미도시) 등의 동작부재가 연결되는 그리퍼 연결부(310)가 마련되고, 이들을 구동하는 그리퍼 구동부(410, 도 4 및 도 5 참조) 등이 어퍼아암 유니트(300)의 타단부에 마련될 수 있다. 그리퍼 구동부(410)는 중공 모터(411, 412, 413)로 마련될 수 있다.(4,5,6축)And an upper arm unit 300 provided to be rotatable with respect to the lower arm unit 200. The upper arm unit 300 is provided at one end thereof with a gripper connecting portion 310 to which a gripper or an end effector (not shown) such as an operating member is connected. The gripper driving portion 410 (see FIGS. 4 and 5) May be provided at the other end of the upper arm unit 300. The gripper driving unit 410 may be provided with hollow motors 411, 412, and 413. (4, 5, and 6 axes)

상부 구동모듈(400)은 주로 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 로우아암 유니트(200)와 상기 어퍼아암 유니트(300) 사이에 배치될 수 있다. 상부 구동모듈(400)은 상기 로우아암 유니트(200)와 상기 어퍼아암 유니트(300)를 상호 연결하며, 상기 어퍼아암 유니트(300)를 회동시키거나 상기 어퍼아암 유니트(300)의 단부의 그리퍼를 구동시키는 역할을 한다.4 and 5, the upper drive module 400 may be disposed between the lower arm unit 200 and the upper arm unit 300. The upper drive module 400 interconnects the lower arm unit 200 and the upper arm unit 300 and rotates the upper arm unit 300 or the gripper of the end of the upper arm unit 300 It also plays a role of driving.

상부 구동모듈(400)은 상기 어퍼아암 유니트(300)의 일단부에 마련되어 상기 어퍼아암 유니트(300)의 타단부에 마련되는 그리퍼를 구동하는 그리퍼 구동부(410); 및 상기 로우아암 유니트(200)에 대하여 상기 어퍼아암 유니트(300)를 상대회동되도록 상기 어퍼아암 유니트(300)를 구동하는 어퍼아암 구동부(420)를 포함할 수 있다.The upper drive module 400 includes a gripper driving unit 410 provided at one end of the upper arm unit 300 to drive a gripper provided at the other end of the upper arm unit 300; And an upper arm driving unit 420 for driving the upper arm unit 300 to relatively rotate the upper arm unit 300 with respect to the lower arm unit 200. [

어퍼아암 구동부(420)는 어퍼아암 유니트(300)를 로우아암 유니트(200)에 대하여 상대회동시키는 부분이다. 이러한 어퍼아암 구동부(420)는 서보모터(420)로 마련됨이 바람직하다.(7축)The upper arm driving unit 420 is a portion that relatively rotates the upper arm unit 300 relative to the lower arm unit 200. [ It is preferable that the upper arm driving part 420 is provided as a servo motor 420. (7 axis)

한편, 단조 설비에서 단조 가공품 및 반가공품은 대략 1200 ℃, 주변부 온도는 대략 180 ~ 200 ℃ 까지 올라가는 고온의 작업 환경에 노출될 수 밖에 없다. 특히, 로봇의 최종 단부에 해당되는 위치에 그리퍼 또는 엔드이펙터와, 이들의 결합 부분 및 그리퍼에 인접하게 마련되는 어퍼 아암 구조물에는 전술한 극한 온도를 견디는 내열성이 요구된다.On the other hand, in forged equipment, forgings and semi-finished products are inevitably exposed to a high temperature working environment, which rises to approximately 1200 ° C and the peripheral temperature is approximately 180-200 ° C. Particularly, the gripper or end effector at the position corresponding to the final end portion of the robot, the joining portion thereof, and the upper arm structure provided adjacent to the gripper are required to have heat resistance to withstand the aforementioned extreme temperatures.

또한, 단조 가공 공정 상 발생되는 진동이나 소음이 발생되고 단조 공정에서 필수적으로 첨가되는 이형제나 부식방지제로부터 뿜어져 나오는 비산물 및 분진이 발생된다. 이를 차단할 필요가 있다.In addition, vibration and noise are generated in the forging process, and non-products and dust are generated from the mold release agent or the corrosion inhibitor which is essentially added in the forging process. It is necessary to block this.

이에, 본 발명의 실시예에 따른 수직다축로봇에는 내열강화부(500)가 마련될 수 있다. 상기 내열강화부(500)는 상기 어퍼아암 유니트(300)의 단부에 배치되어 상부 구동모듈(400)을 내부에 수용할 수 있다.Accordingly, the vertical multi-axis robot according to the embodiment of the present invention can be provided with the heat-resisting steel section 500. The heat strengthening part 500 may be disposed at an end of the upper arm unit 300 to receive the upper driving module 400 therein.

즉, 내열강화부(500)는 주로 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부 구동모듈(400)을 수용하는 제1 강화케이싱(510); 및 일단이 상기 제1 강화케이싱(510)과 결합되고 타단이 로우아암 유니트(200) 측에 결합되어 상기 케이블(231)을 감싸는 제2 강화케이싱(530); 및 단조 공정 시 발생되는 외부의 열이 내부로 전달됨이 저지되도록 제1 및 제2 강화케이싱(530)의 내벽 상에 열전달 저지층(511, 540)이 마련될 수 있다.That is, as shown in FIGS. 4 to 6, the heat strengthening part 500 includes a first reinforcing casing 510 for accommodating the upper driving module 400; A second reinforced casing 530 having one end coupled to the first reinforced casing 510 and the other end coupled to the lower arm unit 200 to surround the cable 231; And heat transfer blocking layers 511 and 540 may be provided on the inner walls of the first and second reinforced casing 530 to prevent external heat generated during the forging process from being transmitted to the inside.

제1 강화케이싱(510)은 주로 도 4 및 도 5를 참조하면, 단면 형상이 대략 사각 형상으로 마련되며, 그리퍼 구동부(410) 및 어퍼아암 구동부(420)의 외면 형상에 대응되게 부분적으로 돌출되게 마련될 수 있다. 그리고, 상기 제1 강화케이싱(510)은 부분적으로 탈착 가능하게 결합되도록 외면을 따라 사선의 절개라인(521)이 형성되어 분해 및 조립이 용이할 수 있다.4 and 5, the first reinforced casing 510 has a substantially rectangular cross-sectional shape and is partially protruded corresponding to the outer shape of the gripper driving unit 410 and the upper arm driving unit 420 . In addition, the first reinforced casing 510 may have a slit line 521 formed along the outer surface thereof so as to be partially detachably coupled to facilitate disassembly and assembly.

주로 도 5를 참조하면, 상기 에어퍼징라인을 통해 공급되는 냉각공기를 외부로 배출시키는 배출구가 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 배출구 상에 냉각공기의 배출을 보조하는 에어팬(520)이 설치될 수 있다.Referring to FIG. 5, an outlet for discharging the cooling air supplied through the air purging line to the outside may be provided. In this embodiment, an air fan 520 may be installed on the discharge port to assist in discharging the cooling air.

이러한 제1 강화케이싱(510)의 상기 열전달 저지층(511)은 상기 제1 강화케이싱(510) 내벽에 배치되는 내열강화층부(511)이며, 상기 제1 강화케이싱(510) 내벽에 적층되게 마련될 수 있다. 본 실시예에서의 내열강화층부(511)상기 내열강화층부(511)의 두께는 0.05 mm ~ 0.15 mm 로 마련될 수 있으며, 케블라 재질로 제작됨이 바람직하다. 한편, 제작의 편의성 차원이나 단가 차원에서 아라미드 소재 또는 효율 증대를 위해 아라미드 소재와 함께 사용될 수도 있을 것이다.The heat-blocking layer 511 of the first reinforced casing 510 is a heat-resistant reinforced layer 511 disposed on the inner wall of the first reinforced casing 510 and is stacked on the inner wall of the first reinforced casing 510 . Heat-resistant reinforced layer portion 511 in this embodiment The thickness of the heat-resistant reinforced layer portion 511 may be 0.05 mm to 0.15 mm, and it is preferably made of Kevlar material. On the other hand, the aramid material or the aramid material may be used together with the aramid material for the convenience of production or the unit price.

상기 제2 강화케이싱(530)은 상부 구동모듈(400)과 로우아암 유니트(200) 사이에 외부로 노출되는 케이블(231)을 외부로부터 차폐시키는 부분으로서 대략 ‘ㄱ’자 형상의 절곡된 형상으로 마련될 수 있다. 이를 위해, 제2 강화케이싱(530)은 주로 도 5를 참조하면, 제2 강화케이싱(530)은 양단에 플랜지부(532)가 마련되는 파이프부재(531); 및 상기 파이프부재(531)와 연통되게 연결되며, 부분적으로 상기 로우아암 유니트(200)에 결합되는 커버부재(533)를 포함할 수 있다.The second reinforced casing 530 is a portion that shields the cable 231 exposed to the outside between the upper drive module 400 and the lower arm unit 200 from the outside as a substantially ' . 5, the second reinforced casing 530 mainly includes a pipe member 531 having flanges 532 at both ends thereof; And a cover member 533 communicably connected to the pipe member 531 and partially coupled to the lower arm unit 200.

제2 강화케이싱(530)의 일측 단부 정확히 말하면, 파이프부재(531)의 일단부는 제1 강화케이싱(510)에 연통 가능하게 결합되고, 커버부재(533)는 부분적으로 로우아암 유니트(200)에 부분적으로 결합될 수 있다.One end of the pipe member 531 is communicatively coupled to the first reinforced casing 510 and the cover member 533 is partially connected to the low arm unit 200 by the one end of the second reinforced casing 530 Can be partially combined.

이러한 제2 강화케이싱(530)에도 열전달 저지층(540)이 마련되는데, 제2 강화케이싱(530)의 내부의 열전달 저지층(540)은 상기 케이블(231)을 수용하는 관형부재(230)의 내부에 적층되는 내열강화벽부(540)일 수 있다. 내열강화벽부(540)는 관형부재(230)의 내벽에 적층되기 때문에 원형 단면으로 마련될 수 있다. 본 실시예에서의 상기 내열강화벽부(540)의 두께는 0.05 mm ~ 0.15 mm 로 마련될 수 있으며, 내열강화벽부(540)의 재질은 케블라 재질로 제작될 수 있다. A heat transfer stopping layer 540 is also provided in the second reinforced casing 530. The heat transmission blocking layer 540 inside the second reinforced casing 530 is formed in the tubular member 230 receiving the cable 231 And the heat resistant steel wall portion 540 may be laminated inside. The heat resistant steel wall portion 540 may be formed in a circular cross section because it is laminated on the inner wall of the tubular member 230. In this embodiment, the thickness of the heat resistant steel wall portion 540 may be 0.05 mm to 0.15 mm, and the material of the heat resistant steel wall portion 540 may be Kevlar.

한편, 냉각공기의 에어퍼징라인에 대해 설명한다. 도면에 도시되지 않았지만, 베이스 지지부(100) 내부에는 외부와 연결된 에어퍼징라인이 배치되며, 연결배관(240)을 타고 로우아암 유니트(200)의 관형부재(230)와 연통되게 마련된다. 그리고, 관형부재(230)는 다단 절곡되면서 제1 강화케이싱(510) 내부까지 연장되게 마련될 수 있다.On the other hand, the air purging line of cooling air will be described. Although not shown in the drawing, an air purging line connected to the outside is disposed inside the base supporter 100, and is provided to communicate with the tubular member 230 of the low arm unit 200 through the connection pipe 240. The tubular member 230 may be extended to the inside of the first reinforced casing 510 while being bent in a multistage manner.

냉각공기는 연결배관(240) 및 관형부재(230)를 타고 유동되며, 제2 강화케이싱(530) 내부 정확히 말하면, 내열강화벽부(540) 내부의 온도를 낮추게 되며, 계속 이송된 냉각공기는 제1 강화케이싱(510) 내부로 들어가서 체류하면서 제1 강화케이싱(510) 내부를 식힐 수 있다. 일시 체류된 냉각공기는 배출구의 에어팬(520)을 통해 외부로 분사될 수 있다. The cooling air flows through the connection pipe 240 and the tubular member 230 to lower the temperature inside the second reinforced casing 530, specifically, inside the heat resistant steel wall portion 540, The first reinforced casing 510 can be cooled while staying inside the first reinforced casing 510. The temporarily retained cooling air can be ejected to the outside through the air fan 520 at the discharge port.

이 과정에서, 내열성이 보다 강화되어야만 하는 그리퍼 주변부 특히, 상부 구동모듈(400)과 그 주변 케이블(231)을 보호할 수 있다. 즉, 제2 강화케이싱(530) 및 내열강화벽부(540)를 통해 종래에 외부로 노출된 케이블(231) 등이 고온의 작업환경으로부터 차단될 수 있어 로봇의 열적 손상이 방지될 수 있다.In this process, it is possible to protect the periphery of the gripper, in particular, the upper drive module 400 and the peripheral cable 231, where heat resistance must be further strengthened. That is, the cables 231 and the like, which are conventionally exposed to the outside through the second reinforced casing 530 and the heat resistant steel wall portion 540, can be isolated from the high temperature working environment, thereby preventing thermal damage to the robot.

또한, 단조 공정에서 필수적으로 공급되는 이형제와 부식 방지제가 산화하면서 발생되는 비산물이나 슬래그 등의 분진으로부터 로봇 수명이 단축되는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 냉각공기의 흐름 방향이 일방향 즉, 베이스 지지부(100), 관형부재(230)를 거쳐 제1 강화케이싱(510) 측으로 일방향으로 유동하면서 최종적으로 에어팬(520)을 거쳐 외부로 배출되기 때문에, 단조 공정에서 발생되는 분진이 침입할 가능성이 현저히 낮아져서 상부 구동모듈(400)을 보호하여 로봇의 오작동을 방지하고 수명이 연장될 수 있다.In addition, it is possible to solve the problem that the service life of the robot is shortened due to particulate matter, slag, and the like generated while oxidizing the release agent and the corrosion inhibitor, which are essentially supplied in the forging process. That is, the flow direction of the cooling air flows in one direction, that is, in one direction to the first reinforced casing 510 side through the base supporting portion 100 and the tubular member 230, and finally discharged to the outside through the air fan 520 , The possibility that the dust generated in the forging process is invaded is significantly lowered, so that the upper drive module 400 is protected to prevent the malfunction of the robot and the service life can be prolonged.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 내열실험을 위한 온도측정 지점을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 내열실험 결과와 비교 대상군의 실험 결과를 각각 도시한 그래프이다. FIG. 7 is a schematic view showing a temperature measurement point for a heat resistance test of a vertical multi-axis robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention. FIGS. 8 to 10 are cross- A graph showing heat resistance test results of the multi-axis robot and experimental results of the comparative group, respectively.

도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 내열강화부를 갖는 수직다축로봇의 내열실험을 하였다.7 to 10, a heat resistance test of a vertical multi-axis robot having a heat resistant reinforced portion according to an embodiment of the present invention was performed.

<내열방법에 따른 모터 온도내성 산출시험>&Lt; Evaluation of motor temperature tolerance according to heat resistance method >

1. 시험개요1. Test Overview

1.1 시험 목적1.1 Purpose of Exam

단조 공정에 적용될 수 있는 수직다축로봇의 내열 방법을 다양화하여 비교시험함으로써 최적의 내열 방안을 구성하고자 한다.In order to construct an optimal heat - resistant method, various heat - resistant methods of vertical multi - axis robots which can be applied to the forging process are compared and tested.

1.2 시험 대상1.2 Test subjects

수직다축로봇의 내열성과 관련하여, 상대적으로 열에 취약한 부품은 구동부 특히 서보모터 또는 중공형 모터 등의 모터류(특히, 엔코더부)와, 모터에 전력을 공급하는 케이블류가 주로 대상이 된다. 특히, 서보모터는 크게 외부전원을 받아 토크를 발생시키는 모터부와, 모터의 회전자와 일체되어 회전자의 회전속도, 위치등의 정보를 전달하는 엔코더부로 나눌 수 있으며, 영구자석과 엔코더부의 PCB 등이 취약하다.Regarding the heat resistance of the vertical multi-axis robot, components that are relatively vulnerable to heat mainly include motors (particularly, encoder units) such as a drive unit, particularly a servo motor or a hollow motor, and cables that supply power to the motor. In particular, the servomotor can be largely divided into a motor section that generates torque by receiving external power, and an encoder section that is integrated with the rotor of the motor and transmits information such as the rotational speed and position of the rotor. Are vulnerable.

이에, 본 실험에서는 챔버의 사이즈를 고려하고, 시험의 편의성 차원에서, 로봇에 적용된 서보모터 1개와 이에 연결된 케이블을 시험 대상으로 한다. 온도 내성 시험에 사용하는 모터는 수직다축로봇에 적용된 모터를 사용하며, 제조사 는 Panasonic 제품이고, 모델명은 MSMD042G1S 이며, 시료수는 1EA이다.In this experiment, the size of the chamber is taken into consideration and one servo motor and a cable connected to the robot are tested for convenience of testing. The motor used for the temperature tolerance test uses a motor applied to a vertical multi-axis robot. The manufacturer is Panasonic, the model name is MSMD042G1S, and the number of samples is 1EA.

또한, 케이블은 에나멜 와이어로서, 온도등급 B종(130도 이상)을 사용한다.Also, the cable is an enamel wire, and temperature class B (130 degrees or more) is used.

1.3 시험조건 설정1.3 Test condition setting

(1) 챔버의 온도조건(1) Temperature condition of the chamber

시험 전 챔버 내 온도를 상온(25℃±5℃)로 유지시키고, 온도 상승은 분당 약 13℃씩 상승시키며, 온도를 상승시킨 후 유지 온도는 180℃이며, 이때 온도 변동은 ±5℃ 이내로 유지한다.The temperature in the chamber is kept at room temperature (25 ° C ± 5 ° C) before the test, and the temperature rise is increased by about 13 ° C per minute. After the temperature is raised, the holding temperature is 180 ° C. do.

(2) 모터 구동조건(2) Motor driving conditions

부하단에 피시험모터 관성의 약 10배에 해당하는 웨이트를 부착하고, 구동 드라이브를 사용하여 정방향의 100rpm으로 2시간 구동하며, 2시간 내 에러가 발생하지 않으면 3000rpm의 정역회전(가감속 시간 1초)으로 연속 구동한다. The weight corresponding to about 10 times the inertia of the motor under test is attached to the lower end and driven for 2 hours at 100 rpm in the forward direction by using a drive drive. If no error occurs within 2 hours, rotation at 3000 rpm Sec).

(3) 온도 측정지점(3) Temperature measurement point

온도 센서는 서보모터 재료의 주요 대표물에 대한 온도측정을 위하여 다음과 같이 열전대선(TC-T타입)을 사용하여 도 7에 도시된 바와 같은 주요부위를 측정한다. 즉, 엔코더 커버 내, 외부와, 모터 표면, 전원케이블 표면, 챔버 온도 및 주위온도를 측정한다.The temperature sensor measures the main part as shown in FIG. 7 using a thermocouple wire (TC-T type) for the temperature measurement of the main representative of the servo motor material as follows. That is, the inside and outside of the encoder cover, the motor surface, the power cable surface, the chamber temperature, and the ambient temperature are measured.

(4) 에어퍼징 냉각공기 설정(4) Air purging cooling air setting

냉각공기는 25 ℃ 온도에서, 최대풍량 1.7/2.1m2/min의 최대정압 19.5/25mmAq으로 송풍을 실시한다.The cooling air is blown at a temperature of 25 ° C at a maximum static pressure of 19.5 / 25 mmAq with a maximum air flow rate of 1.7 / 2.1m 2 / min.

2. 실험례와 비교례1 및 비교례2 선정2. Experimental Examples and Comparative Examples 1 and 2

피시험모터와 케이블에 대하여 1) 단품상태(비교례1), 2) 내열강화부(500)를 구비한 상태(비교례2), 3) 내열강화부(500)와 함께 에어퍼징라인을 통한 냉각공기를 공급하는 상태(실험례)로 구성하고, 피시험모터의 구동과 동시 주위온도 20℃부터 분당 약 13도씩 증가시켜 180℃까지 도달 및 180℃의 온도유지를 진행하였을 때, 피시험모터와 케이블 상에 온도변화 및 피시험모터의 에러 발생 여부와 시간을 측정하였다.(Comparative Example 2) in which the test motor and the cable are provided with the heat-resistant steel-making portion 500, (Experimental example). When the temperature of the motor under test was raised and the ambient temperature increased from 20 ° C to about 13 ° C per minute to reach 180 ° C and the temperature was maintained at 180 ° C, And the time and temperature of the motor under test were measured.

3. 시험 경과3. Test progress

(1) 비교례1  (1) Comparative Example 1

단품 상태의 피시험모터에 챔버내부의 온도를 13℃/min씩 증가시켜 180℃가 도달 및 유지를 진행하였을 때, 모터를 구동하여 에러가 발생하는 시점을 확인하였다.When the temperature of the inside of the chamber was increased by 13 ° C / min and the temperature of 180 ° C reached and maintained, the motor was driven to check the time when an error occurred.

상온상태에서 180℃까지 상승하는데 약 14분(초기 준비상태 5분) 소요되었으며, 온도 포화 후 약 20분 만에 엔코더 통신선 단선 에러(Err 21.0)가 발생하였다. 케이블의 내열처리 한후, 모터의 온도측정을 계속하였다.It takes about 14 minutes (5 minutes for initial preparation) to rise to 180 ℃ at room temperature, and encoder line break error (Err 21.0) occurred about 20 minutes after temperature saturation. After the heat treatment of the cable, the temperature measurement of the motor was continued.

시간
[min]
time
[min]
온도 측정[℃]Temperature measurement [℃] 비고Remarks
엔코더
내부
Encoder
inside
엔코더
커버
Encoder
cover
모터표면Motor surface 케이블
표면
cable
surface
챔버chamber 주위온도Ambient temperature
00 35.6735.67 27.5727.57 27.4327.43 27.4427.44 24.8324.83 26.1326.13 1010 46.5546.55 56.6656.66 46.6846.68 39.4139.41 101.35101.35 26.0926.09 1515 74.4974.49 99.2899.28 80.2180.21 67.6867.68 164.3164.3 26.326.3 2020 101.49101.49 120.46120.46 106.33106.33 97.9897.98 171.98171.98 25.8925.89 2525 127.06127.06 139.98139.98 130.92130.92 124.8124.8 174.89174.89 26.0626.06 3030 145.27145.27 152.44152.44 147.47147.47 145.91145.91 176.68176.68 25.9425.94 3131 149.98149.98 156.02156.02 151.37151.37 150.47150.47 177.1177.1 25.825.8 알람발생Alarm Occurred

표1에 도시된 바와 같이, 에러가 발생하였을 때의 엔코더 내부 온도는 149.98도로써 제조사에서 보장하는 엔코더 사용온도 80℃를 상회하였으며, 이때 모터 표면 온도는 약 151℃이고, 챔버 내부의 온도는 177.1℃, 시험실의 온도는 25.8℃ 이었다.As shown in Table 1, when the error occurred, the internal temperature of the encoder was 149.98 degrees, which was higher than the encoder operating temperature guaranteed by the manufacturer at 80 ° C. At this time, the motor surface temperature was about 151 ° C, and the temperature inside the chamber was 177.1 Lt; 0 &gt; C, and the temperature of the test room was 25.8 [deg.] C.

(2) 비교례2(2) Comparative Example 2

내열강화부(500)(내열강화층부(511) 및 관형부재(230)가 포함) 내부에 피시험모터와 케이블시편을 마련한 후 챔버 내 온도를 13℃/min씩 증가시켜 180℃가 도달 및 유지를 진행하면서 실험하였다. After the test motor and the cable specimen are provided inside the heat resisting strengthening part 500 (including the heat resistant reinforced layer part 511 and the tubular member 230), the temperature in the chamber is increased by 13 ° C./min to reach 180 ° C. Experiments were carried out.

상온상태에서 180℃까지 상승하는데 약 19분 소요되었으며, 온도 포화 후 약 53분 만에 엔코더 CS상 이상신호 에러(Err 49.0)가 발생하였다. 케이블 처리 후 모터 온도 측정을 계속하였다. 내열강화부(500)를 구비한 모터와 케이블의 온도 측정 데이터는 10초에 하나의 데이터를 추출하였으며 시험시간은 약 72분이다.It took about 19 minutes to rise to 180 ° C at room temperature, and the encoder CS phase error (Err 49.0) occurred in about 53 minutes after the temperature saturation. After the cable treatment, the motor temperature measurement was continued. The temperature measurement data of the motor and the cable having the heat strengthening unit 500 were extracted one data every 10 seconds and the test time was about 72 minutes.

모터의 동작 에러는 대략 71분 경에 에러발생하였다. 에러가 발생하였을 때의 엔코더 내부 온도 150.33℃, 프레임 144.88℃, 주위온도 25.8℃로써 비교례1의 시험 결과와 유사하게 측정되었다. The operation error of the motor occurred about 71 minutes. The internal temperature of the encoder at the time of occurrence of the error was 150.33 캜, the frame was 144.88 캜, and the ambient temperature was 25.8 캜, which was measured similarly to the test result of Comparative Example 1.

(3) 실험례 (3) Experimental Example

내열강화부(500) 내에 피시험모터에 대하여 에어퍼징라인을 통한 냉각공기를 공급시킨 상태에서, 챔버내 온도를 13℃/min씩 증가시켜 180℃가 도달 및 유지를 진행하였을 때, 모터를 구동하여 에러가 발생하는 시점을 확인하였다. 온도 측정 데이터는 10초에 하나의 데이터를 추출하였으며 총 시험시간은 약 17시간 40분이다.When the inside temperature of the chamber is increased by 13 ° C / min to reach the temperature of 180 ° C and maintained, while the cooling air is supplied to the motor under test through the air purging line, the motor is driven The time when an error occurred was confirmed. The temperature measurement data is extracted one data every 10 seconds and the total test time is about 17 hours and 40 minutes.

시험 결과 챔버 내부의 온도가 180℃가 도달 및 유지를 8시간 이상 진행하여도 드라이브에서 동작 에러가 발생하지 않았다. 또한, 외부의 온도가 180℃를 유지하여도 각 측정위치 온도는 엔코더 내부 64.62℃, 프레임 57.34℃, 송풍온도 44.8℃로써 주위온도 대비 피 시험모터의 온도특성이 매우 우수함을 확인할 수 있었으며, 케이블 표면도 열변형은 확인되지 않았다. 포화 시까지 소요된 시간은 75분이었다.As a result of the test, no operation error occurred in the drive even if the temperature inside the chamber reached 180 ° C and maintained for more than 8 hours. In addition, even when the external temperature was maintained at 180 ° C, the temperature of each measurement position was 64.62 ° C in the encoder, 57.34 ° C in the frame, and 44.8 ° C in the blowing temperature, No thermal deformation was observed. The time taken to saturate was 75 minutes.

(4) 시험 결과(4) Test results

단조로봇에 사용하는 모터의 내열방법을 다양화하여 1) 단품상태(비교례1), 2) 내열강화부(500)를 구비한 상태(비교례2), 3) 내열강화부(500)와 함께 에어퍼징라인을 통한 냉각공기를 공급하는 상태(실험례)의 내열시험을 진행한 결과를 표로 정리하였다.(Comparative example 1), (2) a state in which the heat resisting strengthening part 500 is provided (comparative example 2), (3) the heat resisting strengthening part 500 is provided with an air The results of the heat resistance test in the state of supplying cooling air through the purging line (experimental example) are summarized in the table.

항 목Item 포화 시 측정 온도[℃] Saturation temperature [℃] 에러발생시간
[min]
Error occurrence time
[min]
포화
시간
[min]
saturation
time
[min]
비고Remarks
엔코더
내부
Encoder
inside
프레임frame 송풍Blowing 주위around
1) 비교례11) Comparative Example 1 149.98149.98 151151 -- 25.825.8 3131 -- 엔코더이상 및 케이블 피복 벗겨짐Encoder anomalies and cable sheath peeling 2) 비교례22) Comparative Example 2 150.33150.33 145145 -- 25.825.8 7171 -- 엔코더이상 및 케이블 피복 벗겨짐Encoder anomalies and cable sheath peeling 3) 실험례3) Experimental Example 64.6264.62 57.3457.34 55.1155.11 26.826.8 -- 7575

표 2에서 알 수 있듯이, 내열강화부(500)와 더불어 에어퍼징라인을 통한 냉각공기를 공급하는 경우 180℃의 외부온도에서도 모터가 정상동작할 수 있는 조건이 구성되며, 비교례 2에 비해 포화온도(saturation temperature)가 더 낮아지고 일정한 상태를 유지함을 확인하였다. 또한, 케이블 표면 상태도 깨끗함을 확인하였다.As can be seen from Table 2, when the cooling air is supplied through the air purging line together with the heat-resisting strengthening part 500, a condition is established in which the motor can operate normally even at an external temperature of 180 ° C., (saturation temperature) was lowered and maintained constant. In addition, it was confirmed that the surface condition of the cable was clean.

또한, 단품상태 및 케블라 섬유 내열상태의 온도시험에서 챔버온도 180℃일 때 엔코더 내부 온도 150℃에서 엔코더 관련 에러(엔코더 통신 단선 및 엔코더 CS 신호 이상)가 발생하였으며, 상온상태로 복귀 시 재 구동이 가능하였다. In addition, in the temperature test of the single product and the Kevlar fiber heat-resistant state, an encoder-related error (encoder communication disconnection and encoder CS signal abnormality) occurred at the internal temperature of 150 ° C when the chamber temperature was 180 ° C. It was possible.

4. 결론4. Conclusion

(1) 1) 단품상태(비교례1), 2) 내열강화부(500)를 구비한 상태(비교례2) 및 비교례1과 실험례를 비교할 때, 모터가 고온 환경에 장시간 노출되는 경우 포화되는 온도는 비슷하지만, 온도 포화 시간의 지연확인(약 2배 이상 늘어남)으로 단조용 수직다축로봇에 사용하는 내열강화부(500)로 케블라 소재를 선정 및 구성하는 것이 고온 환경을 차폐하는 효과가 확인 되었다.(1) 1) separately conditions (Comparative Example 1) and 2) as compared to a state (Comparative Example 2) and Comparative Example 1 and Experiment with a heat-resistant section (500), a saturated when the motor is prolonged exposure to high temperatures temperature is a similar, but the delay time check of the saturation temperature (increased at least about two times) as heat resistant steel section (500) for use in the ductile perpendicular multi-axis robot It was confirmed that selecting and configuring Kevlar material shields high temperature environment .

(2) 고온의 상태에 장시간 노출 될 경우, 비교례2와 실험례를 비교할 때 내열강화부(500) 내부로 냉각공기로 송풍시키는 경우 제조사에서 보장하는 엔코더 사용온도 80℃ 이내로 엔코더 온도(64.62도) 및 프레임 온도(57.34도)가 정상 범위 이내로 유지되었고 모터의 엔코더 이상 및 동작 이상이 발생되지 않았고 케이블이 손상받지 않음 이 확인되었다.(2) Compared with the comparative example 2 and the experimental example in case of prolonged exposure to a high-temperature state, when the cooling air is blown into the heat-resistant steel making part 500, the encoder temperature (64.62 degrees) And the frame temperature (57.34 degrees) were maintained within the normal range, the encoder error and operation error of the motor did not occur, and the cable was not damaged .

(3) 전원 케이블 및 엔코더 케이블의 온도등급을 가동선(105℃)급 이상으로 구성된 것으로 선정하고 모터와 마찬가지로 내열강화부(500)를 마련할 필요가 있다.(3) It is necessary to select the temperature grade of the power cable and the encoder cable as being composed of the movable line (105 ° C) or more and to provide the heat resistant steeling unit 500 similarly to the motor.

이러한 실험 결과를 통해, 로우 아암과 상부 구동모듈(400) 사이에 마련된 제1 강화케이싱(510)과 상부 구동모듈(400)을 감싸는 제1 강화케이싱(510)을 통해 상부 구동모듈(400) 및 이에 연결되는 케이블이 고온의 작업환경으로부터 차단될 수 있어 로봇의 열적 손상이 방지될 수 있는 한편 냉각공기가 제1 강화케이싱(510)의 내부로부터 외부로의 일방향 에어퍼징이 가능할 수 있어 단조 공정에서 발생되는 분진으로부터 상부 구동모듈(400)을 보호하여 로봇의 오작동을 방지하고 수명이 연장될 수 있다.The upper drive module 400 and the lower drive module 400 are connected to each other through the first reinforced casing 510 provided between the lower arm and the upper drive module 400 and the first reinforced casing 510 surrounding the upper drive module 400. [ The cable connected to the first reinforced casing 510 can be isolated from the high-temperature working environment, and thermal damage of the robot can be prevented while cooling air can be unidirectionally purged from the inside of the first reinforced casing 510 to the outside, The upper drive module 400 is protected from generated dust to prevent the malfunction of the robot and the service life can be prolonged.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 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 scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 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 scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

100 : 베이스 지지부 110 : 제1 회동체
120 : 제1 회동모터부 200 : 로우아암 유니트
210 : 제2 회동모터부 230 : 관형부재
231 : 케이블 240 : 연결배관
300 : 어퍼아암 유니트 310 : 그리퍼 연결부
400 : 상부 구동모듈 410 : 그리퍼 구동부
420 : 어퍼아암 구동부 500 : 내열강화부
510 : 제1 강화케이싱 511 : 열전달 저지층, 내열강화층부
520 : 에어팬 530 : 제2 강화케이싱
531 : 파이프부재 532 : 플랜지부
533 : 커버부재 540 : 열전달 저지층, 내열강화벽부
100: base supporting portion 110: first rotating body
120: first rotating motor unit 200: low arm unit
210: second rotating motor 230: tubular member
231: Cable 240: Connection piping
300: upper arm unit 310: gripper connection part
400: upper drive module 410: gripper driver
420: upper arm driving part 500:
510: first reinforced casing 511: heat transfer inhibiting layer, heat-resistant reinforcing layer
520: Air fan 530: Second reinforced casing
531: pipe member 532: flange portion
533: cover member 540: heat transfer inhibiting layer, heat-resistant steel wall portion

Claims (11)

베이스 지지부에 회동 가능하게 연결되는 로우아암 유니트(low arm unit);
상기 로우아암 유니트의 단부에서 회동 가능하게 마련되는 어퍼아암 유니트(upper arm unit);
상기 로우아암 유니트와 상기 어퍼아암 유니트 사이에 배치되어 상기 로우아암 유니트와 상기 어퍼아암 유니트를 상호 연결하며, 상기 어퍼아암 유니트를 회동시키거나 상기 어퍼아암 유니트의 일단부의 그리퍼를 구동시키는 상부 구동모듈; 및
상기 어퍼아암 유니트의 타단부에 배치되며, 단조 공정 시 발생되는 외부의 열이 내부로 전달됨이 저지되는 열전달 저지층이 내벽 상에 마련되어 상기 상부 구동모듈에 연결되는 케이블과 상기 상부 구동모듈의 내열성을 강화하는 내열강화부를 포함하며,
상기 내열강화부는,
상기 상부 구동모듈을 수용하는 제1 강화케이싱; 및
일단이 상기 제1 강화케이싱과 결합되고 타단이 로우아암 유니트 측에 결합되어 상기 케이블을 감싸는 제2 강화케이싱을 포함하며,
상기 제1 강화케이싱은 부분적으로 탈착 가능하게 결합되도록 외면을 따라 사선의 절개라인이 형성되며,
상기 제2 강화케이싱은,
양단에 플랜지부가 마련되는 파이프부재; 및
상기 파이프부재와 연통되게 연결되며, 부분적으로 상기 로우아암 유니트에 결합되는 커버부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열강화부를 갖는 수직다축로봇.
A low arm unit rotatably connected to the base support;
An upper arm unit rotatably provided at an end of the lower arm unit;
An upper driving module disposed between the lower arm unit and the upper arm unit to interconnect the lower arm unit and the upper arm unit and to rotate the upper arm unit or to drive the gripper at one end of the upper arm unit; And
A heat transfer blocking layer disposed on the other end of the upper arm unit and prevented from transferring external heat generated in a forging process to the inside of the upper arm unit, Resistant reinforcing portion,
The heat-
A first reinforced casing for receiving the upper drive module; And
And a second reinforced casing having one end coupled to the first reinforced casing and the other end coupled to the low arm unit side to enclose the cable,
Wherein the first reinforced casing is formed with an oblique incision line along the outer surface so as to be partially detachably engaged,
The second reinforced casing comprises:
A pipe member having flanges at both ends thereof; And
And a cover member connected to the pipe member and partially coupled to the lower arm unit.
삭제delete 베이스 지지부에 회동 가능하게 연결되는 로우아암 유니트(low arm unit);
상기 로우아암 유니트의 단부에서 회동 가능하게 마련되는 어퍼아암 유니트(upper arm unit);
상기 로우아암 유니트와 상기 어퍼아암 유니트 사이에 배치되어 상기 로우아암 유니트와 상기 어퍼아암 유니트를 상호 연결하며, 상기 어퍼아암 유니트를 회동시키거나 상기 어퍼아암 유니트의 일단부의 그리퍼를 구동시키는 상부 구동모듈; 및
상기 어퍼아암 유니트의 타단부에 배치되며, 단조 공정 시 발생되는 외부의 열이 내부로 전달됨이 저지되는 열전달 저지층이 내벽 상에 마련되어 상기 상부 구동모듈에 연결되는 케이블과 상기 상부 구동모듈의 내열성을 강화하는 내열강화부를 포함하며,
상기 내열강화부는,
상기 상부 구동모듈을 수용하는 제1 강화케이싱; 및
일단이 상기 제1 강화케이싱과 결합되고 타단이 로우아암 유니트 측에 결합되어 상기 케이블을 감싸는 제2 강화케이싱을 포함하며,
상기 제1 강화케이싱의 상기 열전달 저지층은 상기 제1 강화케이싱 내벽에 배치되는 내열강화층부이고,
상기 제2 강화케이싱의 상기 열전달 저지층은 상기 케이블을 수용하는 관형부재 내에 마련되는 내열강화벽부이며,
상기 관형부재 내부의 상기 케이블을 제외한 나머지 공간에는, 외부의 냉각공기가 상기 관형부재를 따라 상기 상부 구동모듈로 투입되는 에어퍼징라인이며,
상기 제1 강화케이싱에는 상기 에어퍼징라인을 통해 공급된 상기 냉각공기를 외부로 배출시키는 에어팬이 마련되는 것을 특징으로 하는 내열강화부를 갖는 수직다축로봇.
A low arm unit rotatably connected to the base support;
An upper arm unit rotatably provided at an end of the lower arm unit;
An upper driving module disposed between the lower arm unit and the upper arm unit to interconnect the lower arm unit and the upper arm unit and to rotate the upper arm unit or to drive the gripper at one end of the upper arm unit; And
A heat transfer blocking layer disposed on the other end of the upper arm unit and prevented from transferring external heat generated in a forging process to the inside of the upper arm unit, Resistant reinforcing portion,
The heat-
A first reinforced casing for receiving the upper drive module; And
And a second reinforced casing having one end coupled to the first reinforced casing and the other end coupled to the low arm unit side to enclose the cable,
The heat-transfer-inhibiting layer of the first reinforced casing is a heat-resistant reinforced layer disposed on the inner wall of the first reinforced casing,
Wherein the heat-transfer-blocking layer of the second reinforced casing is a heat-resistant steel wall portion provided in a tubular member that receives the cable,
And an air purging line in which external cooling air is injected into the upper driving module along the tubular member in a space other than the cable inside the tubular member,
Wherein the first reinforced casing is provided with an air fan for discharging the cooling air supplied through the air purging line to the outside.
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KR20210017354A (en) * 2019-08-08 2021-02-17 (주)영창로보테크 Hot forging system using multi articular Robot applicable in high temperature manufacturing environment

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