KR101817750B1 - 병렬로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 병렬로봇의 엔드이펙터에 고중량 비대칭의 작업물이 고정되더라도 엔드이펙터의 요잉(yawing) 또는 피칭(pitching) 방향에 대한 엔드이펙터의 회전을 방지할 수 있는 병렬로봇에 관한 것이다.
이를 위해 병렬로봇은 지지상판부와, 지지상판부에서 이격 배치되는 엔드이펙터와, 다수 개가 상호 이격된 상태로 지지상판부와 엔드이펙터를 연결하고 지지상판부에 대하여 엔드이펙터의 상대적 위치를 조절하는 관절구동유닛과, 지지상판부가 결합되고 관절구동유닛의 동작에 대응하여 엔드이펙터가 제1방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제1선형유닛과, 제1선형유닛에 결합되고 관절구동유닛의 동작에 대응하여 엔드이펙터가 제1방향에 수직인 제2방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제2선형유닛과, 제2선형유닛에 결합되고 관절구동유닛에 대응하여 엔드이펙터를 제1방향과 제2방향에 모두 수직인 제3방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제3선형유닛 및 엔드이펙터와 제3선형유닛을 연결 고정시키는 고정브라켓;을 포함한다.

Description

병렬로봇{PARALLEL MANIPULATOR}

본 발명은 병렬로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 병렬로봇의 엔드이펙터에 고중량 비대칭의 작업물이 고정되더라도 엔드이펙터의 요잉(yawing) 또는 피칭(pitching) 방향에 대한 엔드이펙터의 회전을 방지할 수 있는 병렬로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 병렬로봇은 컨베이어 상의 물체를 자체 감지기능에 의해 픽업하여 다른 컨베이어 또는 기타 장소로 이동시켜주는 지능형 로봇으로 델타로봇이라고도 불린다. 특히, 3점지지 방식의 병렬로봇은 지지상판부와 엔드이펙터가 마련되고, 이들을 3점의 로드암에 의해 연결하며, 지지상판부에는 로드암을 구동하기 위한 모터가 형성된다. 그러면, 모터의 구동에 의해 지지상판부에 대한 엔드이펙터의 상대적 위치를 조절할 수 있다.

하지만, 종래의 병렬로봇은 엔드이펙터에 고중량 비대칭의 작업물이 고정되는 경우, 작업물 자체의 하중 및 작업물에 대한 편심 하중을 지탱하지 못하고, 엔드이펙터가 요잉(yawing) 또느 피칭(pitching) 방향으로 호전되는 문제점을 내포하고 있다.

대한민국 공개특허공보 제2015-0094801호(2015. 08. 20. 공개, 발명의 명칭 : 델타로봇)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 병렬로봇의 엔드이펙터에 고중량 비대칭의 작업물이 고정되더라도 엔드이펙터의 요잉(yawing) 또는 피칭(pitching) 방향에 대한 엔드이펙터의 회전을 방지할 수 있는 병렬로봇을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 병렬로봇은 지지상판부; 상기 지지상판부에서 이격 배치되는 엔드이펙터; 다수 개가 상호 이격된 상태로 상기 지지상판부와 상기 엔드이펙터를 연결하고, 상기 지지상판부에 대하여 상기 엔드이펙터의 상대적 위치를 조절하는 관절구동유닛; 상기 지지상판부가 결합되고, 상기 관절구동유닛의 동작에 대응하여 상기 엔드이펙터가 제1방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제1선형유닛; 상기 제1선형유닛에 결합되고, 상기 관절구동유닛의 동작에 대응하여 상기 엔드이펙터가 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제2선형유닛; 상기 제2선형유닛에 결합되고, 상기 관절구동유닛에 대응하여 상기 엔드이펙터를 상기 제1방향과 상기 제2방향에 모두 수직인 제3방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제3선형유닛; 및 상기 엔드이펙터와 상기 제3선형유닛을 연결 고정시키는 고정브라켓;을 포함한다.

여기서, 상기 관절구동유닛은, 상기 지지상판부에 고정되고, 상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 링크축부를 정역회전시키는 관절구동부; 상기 링크축부에 고정되는 제1회전링크; 상기 제1회전링크가 링크 결합되는 제2회전링크; 상기 엔드이펙터가 링크 결합되는 제3회전링크; 및 양단부가 각각 상기 제2회전링크와 상기 제3회전링크에 링크 결합되는 제4회전링크;를 포함한다.

여기서, 상기 관절구동부는, 상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부를 정역 회전시키는 링크구동부; 및 상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부의 회전량을 감지하는 링크운동감지부;를 포함한다.

여기서, 상기 관절구동부는, 상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크구동부의 회전 방향을 결정하는 링크운동결정부; 및 상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부를 정지시키는 링크브레이크부; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.

여기서, 상기 고정브라켓은, 상기 엔드이펙터에 고정된 상태에서 상기 제1방향으로 연장된 제1연결부; 및 상기 제3선형유닛에 고정된 상태에서 상기 제1연결부의 자유단부에 고정되는 제2연결부;를 포함한다.

본 발명에 따른 병렬로봇은 상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 관절구동부의 동작을 제어하는 제어유닛;을 더 포함한다.

여기서, 상기 제1선형유닛은, 상기 지지상판부가 결합되는 제1브라켓; 및 상기 제1브라켓에 결합되고, 상기 제1브라켓에 대하여 상기 제2선형유닛이 상기 제1방향으로 직선 이동되는 경로를 형성하는 제1선형가이드;를 포함하고, 상기 제2선형유닛은, 상기 제1선형가이드에 결합되는 제2브라켓; 및 상기 제2브라켓에 결합되고, 상기 제2브라켓에 대하여 상기 제3선형유닛이 상기 제2방향으로 직선 이동되는 경로를 형성하는 제2선형가이드;를 포함하며, 상기 제3선형유닛은, 상기 제2선형가이드에 결합되는 제3브라켓; 및 상기 제3브라켓에 결합되고, 상기 제3브라켓에 대하여 상기 고정브라켓이 상기 제3방향으로 직선 이동되는 경로를 형성하는 제3선형가이드;를 포함하고, 상기 고정브라켓은, 상기 엔드이펙터와 상기 제3선형가이드를 연결 고정시킨다.

본 발명에 따른 병렬로봇은 상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 제1선형유닛에서 상기 제2선형유닛과, 상기 제3선형유닛과 상기 고정브라켓 중 적어도 어느 하나를 직선 이동시키는 제어유닛;을 더 포함하되, 상기 제1선형유닛은, 상기 제어유닛의 동작에 따라 상기 제2브라켓을 상기 제1방향으로 직선 이동시키는 제1선형구동부;를 더 포함하고, 상기 제2선형유닛은, 상기 제어유닛의 동작에 따라 상기 제3브라켓을 상기 제2방향으로 직선 이동시키는 제2선형구동부;를 더 포함하며, 상기 제3선형유닛은, 상기 제어유닛의 동작에 따라 상기 고정브라켓을 상기 제3방향으로 직선 이동시키는 제3선형구동부;를 더 포함한다.

본 발명에 따른 병렬로봇에 따르면, 병렬로봇의 엔드이펙터에 고중량 비대칭의 작업물이 고정되더라도 엔드이펙터의 요잉(yawing) 또는 피칭(pitching) 방향에 대한 엔드이펙터의 회전을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 관절구동유닛의 동작에 연계된 각각의 선형유닛이 관절구동유닛을 지탱하는 역할을 수행하고, 작업물의 하중 또는 작업물의 편심에 의해 관절구동유닛이 임의로 동작되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 다수의 링크 결합 구조를 나타내고, 관절구동부의 동작에 따라 엔드이펙터의 위치를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 지지상판부에 대한 엔드이펙터의 상대 위치에 대응하여 각각의 관절구동유닛의 동작을 정밀하게 제어하고, 엔드이펙터의 위치 결정력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 지지상판부에 대한 엔드이펙터의 상대 위치에 대응하여 상호 직교하는 3축에서 엔드이펙터를 안정되게 지지하고, 작업물의 하중 또는 작업물의 편심에 따라 엔드이펙터의 위치 변화를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 엔드이펙터와 제3선형유닛 사이의 결합력을 향상시키고, 엔드이펙터에서 작업물의 결합 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 엔드이펙터의 움직임에 대응하여 상호 직교하는 3축에서 엔드이펙터를 부가적으로 동작시킴으로써, 관절구동유닛의 동작에 과부하가 발생되는 것을 방지하고, 관절구동유닛을 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇에서 관절구동유닛을 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇의 사용 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇을 도시한 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 병렬로봇의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇에서 관절구동유닛을 도시한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇의 사용 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇을 도시한 블럭도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇은 엔드이펙터(20)에 고중량 비대칭의 작업물(M)이 고정되더라도 상기 엔드이펙터(20)의 요잉(yawing) 또는 피칭(pitching) 방향에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 회전을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇은 지지상판부(10)와, 엔드이펙터(20)와, 관절구동유닛(30)과, 제1선형유닛(40)과, 제2선형유닛(50)과, 제3선형유닛(60)과, 고정브라켓(70)을 포함한다.

상기 지지상판부(10)는 병렬로봇이 동작될 때의 기준점을 형성한다. 상기 지지상판부(10)는 상기 엔드이펙터(20)가 동작될 때, 상기 엔드이펙터(20)의 상대 위치를 계산하기 위한 기준점을 형성할 수 있다.

상기 지지상판부(10)에는 상기 제1선형유닛(40)과의 결합을 위해 연결브라켓(11)이 구비될 수 있다. 상기 연결브라켓(11)은 후술하는 제3방향에 대한 롤링(rolling) 방향으로 상기 지지상판부(10)가 회전될 수 있도록 할 수 있다.

상기 엔드이펙터(20)는 상기 지지상판부(10)에서 이격 배치된다. 상기 엔드이펙터(20)에는 작업물(M)이 결합된다. 상기 엔드이펙터(20)에는 상기 관절구동유닛(30)과의 링크 결합을 위해 링크브라켓(21)이 구비될 수 있다. 상기 링크브라켓(21)은 상기 관절구동유닛(30)의 개수에 따라 다수 개가 상호 이격된 상태로 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 작업물(M)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 엔드이펙터(20)에서 후술하는 제3방향에 대한 롤링(rolling) 방향으로 회전되도록 상기 엔드이펙터(20)에 결합될 수 있다. 또한, 작업물(M)은 상기 엔드이펙터(20)에 결합되는 회전유닛(R)에 의해 후술하는 제3방향에 대한 롤링(rolling) 방향으로 회전될 수 있다. 여기서, 작업물(M)의 자체 하중은 후술하는 관절구동유닛(30)의 구동력만으로는 지탱하기 어려울 수 있다. 또한, 작업물(M)은 상기 엔드이펙터(20)를 중심으로 편심 하중이 발생될 수 있다.

상기 관절구동유닛(30)은 상기 지지상판부(10)에 대하여 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치를 조절한다. 상기 관절구동유닛(30)은 다수 개가 상호 이격된 상태로 상기 지지상판부(10)와 상기 엔드이펙터(20)를 연결한다. 상기 관절구동유닛(30)은 적어도 3개가 상호 이격된 상태로 상기 지지상판부(10)에 방사형으로 배치될 수 있다.

상기 관절구동유닛(30)은 관절구동부(35)와, 제1회전링크(31)와, 제2회전링크(32)와, 제3회전링크(33)와, 제4회전링크(34)를 포함한다.

상기 관절구동부(35)는 상기 지지상판부(10)에 고정된다. 상기 관절구동부(35)는 관절브라켓(36)을 매개로 상기 지지상판부(10)에 고정될 수 있다. 상기 관절구동부(35)는 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하여 링크축부(351)를 정역 회전시킨다.

좀더 자세하게, 상기 관절구동부(35)는 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부(351)를 정역 회전시키는 링크구동부(352)와, 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부(351)의 회전량을 감지하는 링크운동감지부(353)를 포함할 수 있다. 상기 링크운동감지부(353)는 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하는 구동신호(S)에 따라 상기 링크축부(351)의 회전량을 감지할 수 있다.

또한, 상기 관절구동부(35)는 링크운동결정부(354)와, 링크브레이크부(355) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 링크운동결정부(354)는 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크구동부(352)의 회전 방향을 결정한다. 상기 링크운동결정부(354)는 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하는 구동신호(S)에 따라 상기 링크구동부(352)가 정회전 또는 역회전될 수 있도록 상기 링크구동부(352)의 회전 방향을 결정할 수 있다.

상기 링크브레이크부(355)는 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부(351)를 정지시킨다. 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하는 상기 링크축부(351)의 회전량을 상기 링크운동감지부(353)가 감지하는 경우, 상기 링크브레이크부(355)는 상기 링크축부(351)를 정지시키고, 상기 링크축부(351)의 정지 상태를 유지시킬 수 있다.

상기 제1회전링크(31)는 상기 링크축부(351)에 고정된다. 상기 제1회전링크(31)는 상기 관절구동부(35)의 동작에 따라 상기 링크축부(351)의 회전과 함께 회전된다.

상기 제2회전링크(32)는 상기 제1회전링크(31)가 링크 결합된다. 상기 제2회전링크(32)의 중앙에 상기 제1회전링크(31)가 링크 결합될 수 있다.

상기 제3회전링크(33)는 상기 엔드이펙터(20)가 링크 결합된다. 상기 제3회전링크(33)의 중앙에 상기 엔드이펙터(20)의 링크브라켓(21)이 링크 결합될 수 있다.

상기 제4회전링크(34)는 양단부가 각각 상기 제2회전링크(32)와 상기 제3회전링크(33)에 링크 결합된다. 상기 제4회전링크(34)는 한 쌍이 상호 평행하게 이격 배치된 상태에서 각각 상기 제2회전링크(32)와 상기 제3회전링크(33)을 연결하여 링크 결합될 수 있다. 그러면, 한 쌍 중 어느 하나의 상기 제4회전링크(34)는 양단부가 각각 상기 제2회전링크(32)의 일단부와 상기 제3회전링크(33)의 일단부에 링크 결합되고, 한 쌍 중 다른 하나의 상기 제4회전링크(34)는 양단부가 각각 상기 제2회전링크(32)의 타단부와 상기 제3회전링크(33)의 타단부에 링크 결합될 수 있다.

하나의 상기 관절구동유닛(30)에 있어서, 상기 관절구동부(35)의 동작에 따라 상기 제1회전링크(31)가 회전하여 상기 제2회전링크(32)가 하강하면, 상기 제3회전링크(33)를 하강시키고, 상기 제1회전링크(31)가 회전하여 상기 제2회전링크(32)가 상승하면, 상기 제3회전링크(33)를 상승시킬 수 있다. 또한, 다수의 상기 관절구동유닛(30)이 상호 작용으로 동작되는 경우, 상기 제2회전링크(32)의 상승 또는 하강에 대응하여 상기 제2회전링크(32)는 상기 제1회전링크(31)에서 회전되고, 상기 제4회전링크(34)는 상기 제2회전링크(32)에서 회전되며, 상기 제3회전링크(33)는 상기 제4회전링크(34)와 상기 엔드이펙터(20)의 링크브라켓(21)에서 회전됨으로써, 상기 엔드이펙터(20)의 위치를 결정할 수 있다.

상기 제1선형유닛(40)은 상기 지지상판부(10)가 결합되고, 상기 관절구동유닛(30)의 동작에 대응하여 상기 엔드이펙터(20)가 제1방향으로 직선 이동하는 경로를 형성한다. 좀더 자세하게, 상기 제1선형유닛(40)은 상기 지지상판부(10)가 결합되는 제1브라켓(41)과, 상기 제1브라켓(41)에 결합되는 제1선형가이드(42)를 포함할 수 있다.

상기 제1브라켓(41)은 상기 연결브라켓(11)을 매개로 상기 지지상판부(10)가 결합될 수 잇다. 이때, 상기 지지상판부(10)는 상기 연결브라켓(11)을 매개로 상기 제1브라켓(41)에서 후술하는 제3방향에 대한 롤링(rolling) 방향으로 회전될 수 있다.

상기 제1선형가이드(42)는 상기 제1브라켓(41)에 대하여 상기 제2선형유닛(50)이 상기 제1방향으로 직선 이동되는 경로를 형성한다. 상기 제1선형가이드(42)는 상기 제1방향을 따라 길게 형성되는 제1레일과, 상기 제1레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 제1가이드블럭으로 구성될 수 있다. 그러면, 상기 제1레일은 상기 제1브라켓(41)에 고정되고, 상기 제1가이드블럭은 상기 제2선형유닛(50)에 고정될 수 있다. 일예로, 상기 제1선형가이드(42)는 LM가이드로 구성될 수 있다.

상기 제2선형유닛(50)은 상기 제1선형유닛(40)에 결합되고, 상기 관절구동유닛(30)의 동작에 대응하여 상기 엔드이펙터(20)가 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 직선 이동하는 경로를 형성한다. 좀더 자세하게, 상기 제2선형유닛(50)은 상기 제1선형가이드(42)에 결합되는 제2브라켓과, 상기 제2브라켓(51)에 결합되는 제2선형가이드(52)를 포함할 수 있다.

상기 제2브라켓(51)은 상기 제1선형가이드(42)의 제1가이드블럭에 결합될 수 있다.

상기 제2선형가이드(52)는 상기 제2브라켓(51)에 대하여 상기 제3선형유닛(60)이 상기 제2방향으로 직선 이동되는 경로를 형성한다. 상기 제2선형가이드(52)는 상기 제2방향을 따라 길게 형성되는 제2레일과, 상기 제2레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 제2가이드블럭으로 구성될 수 있다. 그러면, 상기 제2레일은 상기 제2브라켓(51)에 고정되고, 상기 제2가이드블럭은 상기 제3선형유닛(60)에 고정될 수 있다. 일예로, 상기 제2선형가이드(52)는 LM가이드로 구성될 수 있다.

상기 제3선형유닛(60)은 상기 제2선형유닛(50)에 결합되고, 상기 관절구동유닛(30)에 대응하여 상기 엔드이펙터(20)를 상기 제1방향과 상기 제2방향에 모두 수직인 제3방향으로 직선 이동하는 경로를 형성한다. 좀더 자세하게, 상기 제3선형유닛(60)은 상기 제2선형가이드(52)에 결합되는 제3브라켓(61)과, 상기 제3브라켓(61)에 결합되는 제3선형가이드(62)를 포함할 수 있다.

상기 제3브라켓(61)은 상기 제2선형가이드(52)의 제2가이드블럭에 결합될 수 있다.

상기 제3선형가이드(62)는 상기 제3브라켓(61)에 대하여 상기 고정브라켓(70)이 상기 제3방향으로 직선 이동되는 경로를 형성한다. 상기 제3선형가이드(62)는 상기 제3방향을 따라 길게 형성되는 제3레일과, 상기 제3레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 제3가이드블럭으로 구성될 수 있다. 그러면, 상기 제3레일은 상기 제3브라켓(61)에 고정되고, 상기 제3가이드블럭은 상기 고정브라켓(70)에 고정될 수 있다. 이때, 상기 고정브라켓(70)은 상기 엔드이펙터(20)와 상기 제3선형가이드(62)의 제3가이드블럭을 연결 고정시킬 수 있다. 일예로, 상기 제3선형가이드(62)는 LM가이드로 구성될 수 있다.

상기 고정브라켓(70)은 상기 엔드이펙터(20)와 상기 제3선형유닛(60)을 연결 고정시킨다. 이때, 상기 엔드이펙터(20)는 상기 지지상판부(10)와 더불어 상기 고정브라켓(70)에서 상기 제3방향에 대한 롤링(rolling) 방향으로 회전될 수 있도록 할 수 있다.

좀더 자세하게, 상기 고정브라켓(70)은 제1연결부(71)와, 제2연결부(72)를 포함한다.

상기 제1연결부(71)는 상기 엔드이펙터(20)에 고정된 상태에서 상기 제1방향으로 연장된다. 이때, 상기 엔드이펙터(20)와 상기 제1연결부의 결합을 원활하게 하기 위해 상기 고정브라켓(70)은 제3연결부(73)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3연결부(73)는 상기 엔드이펙터(20)와 동일 또는 유사한 형상으로 상기 엔드이펙터(20)에 결합된다. 그리고, 상기 제1연결부(71)는 상기 제3연결부(73)에서 상기 제1방향으로 연장됨으로써, 상기 제1연결부(71)는 상기 관절구동유닛(30)의 동작에 간섭되지 않으면서 상기 엔드이펙터(20)를 상기 제3선형유닛(60)에 고정시킬 수 있다. 이때, 상기 제3연결부(73)에서는 상기 엔드이펙터(20)가 회전 가능하게 결합 될 수 있다.

상기 제2연결부(72)는 상기 제3선형가이드(62)에 고정된 상태에서 상기 제1연결부(71)의 자유단부에 고정된다.

상기 제1연결부(71)와 상기 제2연결부(72)는 별도의 체결부재를 통해 상호 결합 고정될 수 있다. 또한, 상기 제1연결부(71)와 상기 제2연결부(72)는 일체로 성형되어 상기 엔드이펙터(20)와 상기 제3선형가이드(62)를 연결 고정시킬 수 있다.

상기 지지상판부(10)와 상기 엔드이펙터(20)가 상기 제3방향에 대한 롤링(rolling) 방향으로 회전 가능한 경우, 상기 관절구동부(35)의 동작에 따른 링크 간의 회전은 물론 상기 제1선형유닛(40)과 상기 제2선형유닛(50)과 상기 제3선형유닛(60)의 직선 이동 및 상기 관절구동부(35)의 동작을 부드럽게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로봇은 제어유닛(80)을 더 포함할 수 있다.

상기 제어유닛(80)은 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하여 상기 관절구동부(35)의 동작을 제어할 수 있다. 다른 표현으로, 상기 제어유닛(80)은 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하는 구동신호(S)를 변환하여 상기 관절구동부(35)의 동작을 제어할 수 있다.

상기 제어유닛(80)에 의해 상기 구동신호(S)를 변환하여 다수의 상기 관절구동부(35)에 각각 전달되면, 상기 링크운동결정부(354)는 변환된 상기 구동신호(S)에 따라 상기 링크구동부(352)의 회전 방향을 결정한다. 그리고, 상기 링크구동부(352)는 상기 링크운동결정부(354)의 신호 또는 변환된 상기 구동신호(S)에 대응하여 상기 링크축부(351)를 정회전 또는 역회전시킨다. 이와 더불어, 상기 제1선형유닛(40)과, 상기 제2선형유닛(50)과, 상기 제3선형유닛(60)이 각각 동작된다. 좀더 자세하게, 상기 링크구동부(352)가 동작되면, 상기 제1브라켓(41)에 대하여 상기 제2브라켓(51)이 상기 제1방향으로 이동되고, 상기 제2브라켓(51)에 대하여 상기 제3브라켓(61)이 상기 제2방향으로 이동되며, 상기 제3브라켓(61)에 대하여 상기 고정브라켓(70)이 상기 제3방향으로 이동된다. 이때, 상기 제1선형유닛(40)과, 상기 제2선형유닛(50)과, 상기 제3선형유닛(60)의 상호 결합 구조에 의해 상기 엔드이펙터(20)의 3축 직선 운동에 대해서는 그 움직임을 보완하지만, 상기 엔드이펙터(20)에 결합된 작업물(M)의 하중 또는 상기 엔드이펙터(20)에 비대칭으로 결합된 작업물(M)의 편심하중에 대해서는 상기 제1선형유닛(40)과, 상기 제2선형유닛(50)과, 상기 제3선형유닛(60)에 비틀림 하중 또는 굽힘 하중이 작용하므로, 상기 엔드이펙터(20)가 요잉(yawing) 또는 피칭(pitching) 방향으로 회전되는 것을 방지하게 된다.

이때, 상기 링크운동감지부(353)는 상기 링크축부(351)의 회전량을 감지한다. 여기서, 변환된 상기 구동신호(S)에 대응하는 회전량과 상기 링크운동감지부(353)에서 감지하는 상기 링크축부(351)의 회전량이 일치되면, 상기 링크브레이크부(355)는 상기 링크축부(351)를 정지시킴으로써, 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치를 유지시킬 수 있다.

또한, 상기 제어유닛(80)은 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하여 상기 제1선형유닛(40)에서 상기 제2선형유닛(50)과, 상기 제3선형유닛(60)과 상기 고정브라켓(70) 중 적어도 어느 하나를 직선 이동시킬 수 있다. 다른 표현으로, 상기 제어유닛(80)은 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대적 위치에 대응하는 구동신호(S)를 변환하여 상기 제1선형유닛(40)에서 상기 제2선형유닛(50)과, 상기 제3선형유닛(60)과, 상기 고정브라켓(70) 중 적어도 어느 하나를 직선 이동시킬 수 있다. 이에 따라 상기 제1선형가이드(42)와 상기 제2선형가이드(52)와 상기 제3선형가이드(62) 중 적어도 어느 하나는 LM가이드로 구성되거나 볼스크류로 구성될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1선형유닛(40)은 상기 제어유닛(80)의 동작에 따라 상기 제2브라켓(51)을 상기 제1방향으로 직선 이동시키는 제1선형구동부(43)를 더 포함하고, 상기 제2선형유닛(50)은 상기 제어유닛(80)의 동작에 따라 상기 제3브라켓(61)을 상기 제2방향으로 직선 이동시키는 제2선형구동부(53)를 더 포함하며, 상기 제3선형유닛(60)은 상기 제어유닛(80)의 동작에 따라 상기 고정브라켓(70)을 상기 제3방향으로 직선 이동시키는 제3선형구동부(63)를 더 포함할 수 있다.

그러면, 상기 제어유닛(80)은 변환된 상기 구동신호(S)에 따라 상기 관절구동부(35)의 동작을 제어한다.

이와 더불어 상기 제어유닛(80)은 변환된 상기 구동신호(S)에 따라 상기 제1선형구동부(43)의 동작을 제어함으로써, 상기 제1브라켓(41)에 대하여 상기 제2브라켓(51)을 상기 제1방향으로 이동시킨다. 여기서, 상기 제2브라켓(51)의 이동량은 변환된 상기 구동신호(S)에 의해 제어될 수 있다.

또한, 상기 제어유닛(80)은 변환된 상기 구동신호(S)에 따라 상기 제2선형구동부(53)의 동작을 제어함으로써, 상기 제2브라켓(51)에 대하여 상기 제3브라켓(61)을 상기 제2방향으로 이동시킨다. 여기서, 상기 제3브라켓(61)의 이동량은 변환된 상기 구동신호(S)에 의해 제어될 수 있다

또한, 상기 제어유닛(80)은 변환된 상기 구동신호(S)에 따라 상기 제3선형구동부(63)의 동작을 제어함으로써, 상기 제3브라켓(61)에 대하여 상기 고정브라켓(70)을 상기 제3방향으로 이동시킨다. 여기서, 상기 고정브라켓(70)의 이동량은 변환된 상기 구동신호(S)에 의해 제어될 수 있다.

그리고, 상기 제어유닛(80)은 부가되는 상기 제1선형구동부(43)와, 상기 제2선형구동부(53)와, 상기 제3선형구동부(63)를 제어함으로써, 상기 관절구동유닛(30)의 동작을 부드럽게 하고, 상기 엔드이펙터(20)의 움직임을 빠르게 할 수 있다.

상술한 병렬로봇에 따르면, 상기 엔드이펙터(20)에 고중량 비대칭의 작업물(M)이 고정되더라도 상기 엔드이펙터(20)의 요잉(yawing) 또는 피칭(pitching) 방향에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 회전을 방지할 수 있다.

또한, 상기 관절구동유닛(30)의 동작에 연계된 각각의 선형유닛(40, 50, 60)이 상기 관절구동유닛(30)을 지탱하는 역할을 수행하고, 작업물(M)의 하중 또는 작업물(M)의 편심에 의해 상기 관절구동유닛(30)이 임의로 동작되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 다수의 링크 결합 구조를 나타내고, 상기 관절구동부(35)의 동작에 따라 상기 엔드이펙터(20)의 위치를 조절할 수 있다.

또한, 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대 위치에 대응하여 각각의 상기 관절구동유닛(30)의 동작을 정밀하게 제어하고, 상기 엔드이펙터(20)의 위치 결정력을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 지지상판부(10)에 대한 상기 엔드이펙터(20)의 상대 위치에 대응하여 상호 직교하는 3축에서 상기 엔드이펙터(20)를 안정되게 지지하고, 작업물(M)의 하중 또는 작업물(M)의 편심에 따라 엔드이펙터(20)의 위치 변화를 방지할 수 있다.

또한, 상기 엔드이펙터(20)와 상기 제3선형유닛(60) 사이의 결합력을 향상시키고, 상기 엔드이펙터(20)에서 작업물(M)의 결합 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 엔드이펙터(20)의 움직임에 대응하여 상호 직교하는 3축에서 상기 엔드이펙터(20)를 부가적으로 동작시킴으로써, 상기 관절구동유닛(30)의 동작에 과부하가 발생되는 것을 방지하고, 상기 관절구동유닛(30)을 보호할 수 있다.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.

10: 지지상판부 11: 연결브라켓 20: 엔드이펙터
21: 링크브라켓 30: 관절구동유닛 31: 제1회전링크
32: 제2회전링크 33: 제3회전링크 34: 제4회전링크
35: 관절구동부 351: 링크축부 352: 링크구동부
353: 링크운동감지부 354: 링크운동결정부 355: 링크브레이크부
36: 관절브라켓 40: 제1선형유닛 41: 제1브라켓
42: 제1선형가이드 43: 제1선형구동부 50: 제2선형유닛
51: 제2브라켓 52: 제2선형가이드 53: 제2선형구동부
60: 제3선형유닛 61: 제3브라켓 62: 제3선형가이드
63: 제3선형구동부 70: 고정브라켓 71: 제1연결부
72: 제2연결부 73: 제3연결부 80: 제어유닛
M: 작업물 R: 편심회전유닛 S: 구동신호

Claims (8)

1. 지지상판부;
   상기 지지상판부에서 이격 배치되는 엔드이펙터;
   다수 개가 상호 이격된 상태로 상기 지지상판부와 상기 엔드이펙터를 연결하고, 상기 지지상판부에 대하여 상기 엔드이펙터의 상대적 위치를 조절하는 관절구동유닛;
   상기 지지상판부가 결합되고, 상기 관절구동유닛의 동작에 대응하여 상기 엔드이펙터가 제1방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제1선형유닛;
   상기 제1선형유닛에 결합되고, 상기 관절구동유닛의 동작에 대응하여 상기 엔드이펙터가 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제2선형유닛;
   상기 제2선형유닛에 결합되고, 상기 관절구동유닛에 대응하여 상기 엔드이펙터를 상기 제1방향과 상기 제2방향에 모두 수직인 제3방향으로 직선 이동하는 경로를 형성하는 제3선형유닛; 및
   상기 엔드이펙터와 상기 제3선형유닛을 연결 고정시키는 고정브라켓;을 포함하고,
   상기 지지상판부에는 상기 지지상판부 및 상기 제1선형유닛을 연결하고, 상기 지지상판부가 상기 제3방향에 대한 롤링 방향으로 회전되도록 하는 연결브라켓이 구비되고,
   상기 고정브라켓은 상기 엔드이펙터에 고정된 상태에서 상기 제1방향으로 연장된 제1연결부와, 상기 제3선형유닛에 고정된 상태에서 상기 제1연결부의 자유단부에 고정되는 제2연결부와, 상기 엔드이펙터에 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 엔드이펙터가 회전 가능하게 상기 엔드이펙터에 결합되는 제3연결부를 포함하고,
   상기 제1연결부는 상기 관절구동유닛의 동작에 간섭되지 않으면서 상기 엔드이펙터가 상기 제3선형유닛에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 병렬로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 관절구동유닛은,
   상기 지지상판부에 고정되고, 상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 링크축부를 정역회전시키는 관절구동부;
   상기 링크축부에 고정되는 제1회전링크;
   상기 제1회전링크가 링크 결합되는 제2회전링크;
   상기 엔드이펙터가 링크 결합되는 제3회전링크; 및
   양단부가 각각 상기 제2회전링크와 상기 제3회전링크에 링크 결합되는 제4회전링크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로봇.
3. 제2항에 있어서,
   상기 관절구동부는,
   상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부를 정역 회전시키는 링크구동부; 및
   상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부의 회전량을 감지하는 링크운동감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 관절구동부는,
   상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크구동부의 회전 방향을 결정하는 링크운동결정부; 및
   상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 링크축부를 정지시키는 링크브레이크부; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로봇.
5. 삭제
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 관절구동부의 동작을 제어하는 제어유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로봇.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1선형유닛은,
   상기 지지상판부가 결합되는 제1브라켓; 및
   상기 제1브라켓에 결합되고, 상기 제1브라켓에 대하여 상기 제2선형유닛이 상기 제1방향으로 직선 이동되는 경로를 형성하는 제1선형가이드;를 포함하고,
   상기 제2선형유닛은,
   상기 제1선형가이드에 결합되는 제2브라켓; 및
   상기 제2브라켓에 결합되고, 상기 제2브라켓에 대하여 상기 제3선형유닛이 상기 제2방향으로 직선 이동되는 경로를 형성하는 제2선형가이드;를 포함하며,
   상기 제3선형유닛은,
   상기 제2선형가이드에 결합되는 제3브라켓; 및
   상기 제3브라켓에 결합되고, 상기 제3브라켓에 대하여 상기 고정브라켓이 상기 제3방향으로 직선 이동되는 경로를 형성하는 제3선형가이드;를 포함하고,
   상기 고정브라켓은, 상기 엔드이펙터와 상기 제3선형가이드를 연결 고정시키는 것을 특징으로 하는 병렬로봇.
8. 제7항에 있어서,
   상기 지지상판부에 대한 상기 엔드이펙터의 상대적 위치에 대응하여 상기 제1선형유닛에서 상기 제2선형유닛과, 상기 제3선형유닛과 상기 고정브라켓 중 적어도 어느 하나를 직선 이동시키는 제어유닛;을 더 포함하되,
   상기 제1선형유닛은,
   상기 제어유닛의 동작에 따라 상기 제2브라켓을 상기 제1방향으로 직선 이동시키는 제1선형구동부;를 더 포함하고,
   상기 제2선형유닛은,
   상기 제어유닛의 동작에 따라 상기 제3브라켓을 상기 제2방향으로 직선 이동시키는 제2선형구동부;를 더 포함하며,
   상기 제3선형유닛은,
   상기 제어유닛의 동작에 따라 상기 고정브라켓을 상기 제3방향으로 직선 이동시키는 제3선형구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬로봇.
   

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