KR101928028B1 - 플렉시블 지그 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플렉시블 지그 로봇에 관한 것으로서, 그 구성은, 메인 베이스부; 상기 메인 베이스부에 회전 가능하게 마련되는 본체부; 상기 본체부를 회전시키는 회전 구동부; 상기 본체부에 틸팅 가능하게 마련되는 틸팅부; 상기 본체부에 마련되어, 상기 틸팅부를 회전시키는 제1구동부; 상기 틸팅부에 회전 가능하게 마련되고, 작업 대상물을 클램핑하는 지그부; 상기 틸팅부에 마련되어, 상기 지그부를 회전시키는 제2구동부;를 포함하며, 상기의 구성에 따르면, 작업 대상물의 작업하고자 하는 위치에 따라 틸팅각도, 회전각도, 본체부의 회전 범위를 다양하게 조절할 수 있으며, 특히, 지그부에 클램핑되는 작업 대상물을 상, 하 방향으로 틸팅 가능함과 동시에 360도 회전 가능함에 따라, 작업 대상물의 전구간을 작업하기 용이한 자세로 자유자재로 배치할 수 있으므로 작업공간의 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

플렉시블 지그 로봇{Flexible jig robot}

본 발명은 작업 대상물의 전구간을 작업하기 용이한 자세로 자유자재로 배치할 수 있으므로 작업공간의 효율성을 극대화할 수 있는 플렉시블 지그 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 자동차를 생산하기까지는 수많은 부품을 조립공정을 통하여 조립함으로써 이루어진다.

이러한 자동차 생산과정 중 차체는 자동차 제조과정의 첫 단계로서, 프레스에서 차체 패널을 생산한 후, 차체 공장으로 옮겨와서 차체 각 부분이 조립되어 화이트 보디 상태의 차체로 되고, 이와 같이 완성된 차체는 플로워, 도어, 트렁크 리드, 후드, 휀더의 장착과정을 거치게 되며, 도장공정으로 이동하여 도색작업을 이룬 후, 의장공장에서 엔진, 트랜스 미션, 내, 외장제의 조립을 통하여 완성되는 것이다.

자동차의 제조과정에서 특히, 차체 조립라인은 다수의 레이저 및 스폿 용접공정을 통하여 이루어지며, 용접공정은 용접 지그에 용접하고자 하는 대상물을 클램핑한 후 용접로봇 또는 용접 토치 등으로 용접을 수행하게 된다.

종래의 '차체조립용 용접지그 장치'가 대한민국 공개특허 제10-2002-0090559호(2002.12.5)에 제시되어 있다.

그러나 종래의 용접 지그장치는 일방향으로만 회전 가능한 구조여서 일부 구구간에서는 용접 토치의 진입이 일부 불편하다는 문제점이 있다.

이로 인하여, 용접 대상물이 지그장치에 클램핑되는 한 번의 클램핑으로 전 구간을 용접하기는 불가능하여 용접 효율이 떨어지고, 생산효율이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 작업 대상물의 작업하고자 하는 위치에 따라 틸팅각도, 회전각도, 본체부의 회전 범위를 다양하게 조절할 수 있으며, 특히, 지그부에 클램핑되는 작업 대상물을 상, 하 방향으로 틸팅 가능함과 동시에 360도 회전 가능함에 따라, 작업 대상물의 전구간을 작업하기 용이한 자세로 자유자재로 배치할 수 있으므로 작업공간의 효율성을 극대화할 수 있는 플렉시블 지그 로봇을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은, 메인 베이스부; 상기 메인 베이스부에 회전 가능하게 마련되는 본체부; 상기 본체부를 회전시키는 회전 구동부; 상기 본체부에 틸팅 가능하게 마련되는 틸팅부; 상기 본체부에 마련되어, 상기 틸팅부를 회전시키는 제1구동부; 상기 틸팅부에 회전 가능하게 마련되고, 작업 대상물을 클램핑하는 지그부; 상기 틸팅부에 마련되어, 상기 지그부를 회전시키는 제2구동부;를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 틸팅부에는, 어느 일면에 상기 지그부가 회전 가능하게 마련되고, 상기 지그부가 마련된 반대면에는 상기 지그부와의 균형을 잡기 위한 밸런스 웨이트가 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 본체부와 상기 메인 베이스부 사이에는, 선형 구동부가 마련되어 있어, 상기 선형 구동부가 구동함에 따라 상기 본체부는 상기 메인 베이스부 상에서 선형으로 왕복 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 본체부는, 슬라이드 베이스와, 상기 슬라이드 베이스의 상부에 회전 가능하게 마련되는 턴 플레이트와, 상기 턴 플레이트 상부에 배치되는 틸트 베이스를 포함하되, 상기 메인 베이스부와 상기 슬라이드 베이스 사이에 상기 선형 구동부가 마련되어, 상기 선형 구동부는 상기 슬라이드 베이스를 선형 이동시키고, 상기 슬라이드 베이스와 상기 턴 플레이트 사이에 상기 회전 구동부가 마련되어, 상기 회전 구동부는 상기 슬라이드 베이스를 회전시키며, 상기 틸트 베이스에 상기 틸팅부와 상기 제1구동부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 회전 구동부는, 회전 구동수단과, 상기 회전 구동수단에 의해 회전하는 제1기어와, 상기 제1기어와 치합하고, 상기 본체부의 하부에 배치되는 제2기어를 포함하되, 상기 제1기어는, 제1원판과, 상기 제1원판과 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2원판과, 일단은 상기 제1원판의 일면에 연결되고, 타단은 상기 제2원판의 일면에 연결되며, 원통형으로 형성되어 상기 제1원판과 상기 제2원판의 둘레를 따라 서로 간격을 두고 배치되어 상기 제2기어의 기어치와 치합하는 다수의 제1기어치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 턴 플레이트에는 상기 회전 구동수단을 장착하기 위한 제1마운팅부가 마련되어 있으며, 상기 제1마운팅부는, 상기 턴 플레이트에 일측으로 개방되도록 형성되고, 상기 회전 구동수단의 일부분이 배치되는 설치홀과, 상기 턴 플레이트에 일방향으로 길게 형성되고, 상기 회전 구동수단을 장착하기 위한 체결수단이 체결되는 제1장공과, 상기 설치홀의 개방된 일측을 폐쇄하도록 상기 턴 플레이트에 고정되는 마운팅 브라켓을 포함하여, 상기 제1장공에 의해 상기 회전 구동수단이 상기 턴 플레이트에 장착되는 장착 위치를 조절함으로써, 상기 제1기어치가 상기 제2기어치와 치합하는 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 선형 구동부는, 상기 메인 베이스부와 상기 슬라이드 베이스에 각각 마련되어, 상기 슬라이드 베이스의 이동을 가이드 하는 리니어모션 가이드부와, 상기 슬라이드 베이스에 설치되는 선형 구동수단과, 상기 선형 구동수단의 회전축에 결합되는 피니언 기어부와, 상기 피니언 기어부와 맞물리고, 상기 메인 베이스부에 마련되는 랙 기어부를 포함하되, 상기 피니언 기어부는, 제3원판과, 상기 제3원판과 간격을 두고 평행하게 배치되는 제4원판과, 일단은 상기 제2원판의 일면에 연결되고, 타단은 상기 제4원판의 일면에 연결되며, 원통형으로 형성되어 상기 제3원판과 상기 제4원판의 둘레를 따라 서로 간격을 두고 배치되며 상기 랙 기어부에 형성된 제4기어치와 치합하는 다수의 제3기어치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 슬라이드 베이스에는 상기 선형 구동수단을 장착하기 위한 제2마운팅부가 마련되어 있으며, 상기 제2마운팅부는, 상기 슬라이드 베이스에 형성되고, 상기 선형 구동수단의 일부분이 배치되도록 마련되는 선형 구동수단 배치홀과, 상기 슬라이드 베이스에 장착 가능하고, 체결수단이 체결되는 제2장공이 일방향으로 길게 형성되어 있으며, 상기 선형 구동수단이 관통할 수 있도록 선형 구동수단 관통홀이 형성되어 있는 마운팅 플레이트를 포함하여, 상기 제2장공에 의해 상기 마운팅 플레이트가 상기 슬라이드 베이스에 장착되는 장착 위치를 조절함으로써, 상기 제3기어치가 상기 제4기어치와 치합하는 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 플렉시블 지그 로봇에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

본체부(200)는 회전 구동부(700)에 의해 360도 회전 가능하고, 본체부(200)에는 틸팅부(300)가 틸팅 가능하게 마련되며, 틸팅부(300)에는 360도 회전 가능한 지그부(500)가 마련됨으로써, 작업 대상물의 작업하고자 하는 위치에 따라 틸팅부(300)의 틸팅각도, 지그부(500)의 회전각도, 본체부(200)의 회전 범위를 다양하게 조절할 수 있다.

특히, 지그부(500)에 클램핑되는 작업 대상물을 상, 하 방향으로 틸팅 가능함과 동시에 360도 회전 가능함에 따라, 작업 대상물의 전 구간을 작업하기 용이한 자세로 자유자재로 배치할 수 있으므로 작업공간을 효율적으로 사용할 수 있으며, 무급유 윤활장비로 메인터넌스 프리(maintenance-free)를 실현할 수 있다.

나아가, 작업공간의 효율성을 극대화할 수 있고, 자동화 공정에서의 정확한 반복 위치 결정 정도를 지원할 수 있으며, 틸팅, 회전, 주행 가능한 플렉시블 지그 로봇을 제공할 수 있다.

선형 구동부(800)는 리니어모션 가이드부(810)와 피니언 기어부(850)와 랙 기어부(870)를 포함하여, 사용 스트로크의 제한이 없다.

따라서, 본 실시예에서는 메인 베이스부(100)의 상부에 한 개의 본체부(200)가 마련되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 실시예에 따라 메인 베이스부(100)의 상부에 여러 대의 본체부(200)를 마련할 수 있으며, 이에 따라 공간활용도를 더욱 높일 수 있고, 생산 원가를 대폭 절감할 수 있다.

본체부(200)를 회전시키는 회전 구동부(700)가 회전 구동수단(710)과 제1기어(730)와 제2기어(750)를 포함함으로써, 지그 로봇의 강성 및 내구성을 높일 수 있고, 용접, 디버링과 같은 작업에서 진동이나 미세 떨림이 발생하면 안 되는데 이와 같은 흔들림이나 백래쉬를 방지하여 더욱 섬세한 작업이 가능하도록 할 수 있다.

지그부(500)가 마련된 반대면의 틸팅부(300)에 밸런스 웨이트(900)가 마련되어 있어, 틸팅부(300) 전면(330)에 마련된 지그부(500)의 무게에 따라 틸팅부(300)가 앞으로 쏠리는 것을 방지할 수 있으므로 지그부(500)와의 균형을 맞출 수 있다. 따라서, 밸런스 웨이트(900)에 의해 기계적 강성과 안전성을 높일 수 있고, 부하 하중의 증대를 실현할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플렉시블 지그 로봇을 각각 다른 방향에서 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 일측면도.
도 4는 도 1의 평면도.
도 5는 도 4에서 A-A선의 단면도.
도 6은 도 1에서 본체부를 선형 이동시키기 위한 선형 구동부를 보여주기 위하여 도시한 일부 확대하여 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 도 2에서 본체부를 회전시키기 위한 회전 구동부를 보여주기 위하여 일부 확대하여 도시한 도면.
도 9는 도 3에서 B-B선의 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플렉시블 지그 로봇은, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 메인 베이스부(100)와 본체부(200)와 회전 구동부(700)와 틸팅부(300)와 제1구동부(400)와 지그부(500)와 제2구동부(600)와 선형 구동부(800)를 포함한다.

메인 베이스부(100)는 본체부(200)와 회전 구동부(700)와 선형 구동부(800)를 지지하는 부재로서, 최소한 본체부(200)가 선형 이동하는 구간만큼 마련되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 메인 베이스부(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이 직사각형의 패널(110)과, 패널(110)의 상면에 패널(110)의 길이가 긴 양변을 따라 마련되어 있는 한 쌍의 프레임(130)을 포함한다.

메인 베이스부(100)의 패널(110) 하면에는 레벨 풋(level foot, 150)이 마련되어 있고, 메인 베이스부(100) 일측에는 전선과 호스를 보호하고 안전하게 가이드 하기 위한 케이블 베어(cableveyor)가 마련될 수 있다.

메인 베이스부(100)의 상면에는, 메인 베이스부(100) 상에서 본체부(200)를 이동시키기 위하여 선형 구동부(800)가 마련되어 있다. 즉, 선형 구동부(800)가 구동함에 따라 본체부(200)는 메인 베이스부(100) 상에서 선형으로 왕복 이동 가능하다.

본 실시예에서 선형 구동부(800)는, 본체부(200)의 슬라이드 베이스(211)와 메인 베이스부(100) 사이에 마련되어 있으며, 도 6에 도시한 바와 같이 리니어모션 가이드부(810)와 선형 구동수단(830)과 피니언 기어부(850)와 랙 기어부(870)를 포함하는 것이 바람직하다.

리니어모션 가이드부(810)는 슬라이드 베이스(211)의 이동을 가이드 하도록 메인 베이스부(100)와 슬라이드 베이스(211)에 각각 마련되는데, 본 실시예에서 리니어모션 가이드부(810)는, 도 6 및 도 9에 도시한 바와 같이 리니어모션 블럭(811)과 리니어모션 레일(813)을 포함한다.

리니어모션 블럭(811)의 상면은 슬라이드 베이스(211)의 하면에 고정된다. 본 실시예에서 슬라이드 베이스(211) 하면의 양측에 각각 리니어모션 블럭(811)이 설치되어 있다. 이러한 리니어모션 블럭(811)의 하면에는 레일 삽입홈(812)이 형성되어 있다.

리니어모션 레일(813)의 상면은 리니어모션 블럭(811)의 레일 삽입홈(812)에 삽입되고, 리니어모션 레일(813)의 하단은 메인 베이스부(100)의 프레임(130)에 고정된다. 본 실시예에서는 한 쌍의 프레임(130)에 각각 리니어모션 레일(813)이 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되어, 리니어모션 레일(813)을 따라 리니어모션 블럭(811)이 가이드되며 이동함으로써, 슬라이드 베이스(211)가 메인 베이스부(100)를 따라 선형 이동할 수 있다.

선형 구동수단(830)은 슬라이드 베이스(211)에 설치되어 있다. 본 실시예에서 선형 구동수단(830)은 감속기모터로 구성되어 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 이러한 선형 구동수단(830)은, 도 9와 같이 본체(831)가 슬라이드 베이스(211) 상면에 수직하게 배치되어 있으며, 선형 구동수단(830)의 회전축(832)이 슬라이드 베이스(211)를 관통하도록 마련되어 있다.

선형 구동수단(830)을 슬라이드 베이스(211)에 장착하기 위하여, 도 6에 도시한 바와 같이 제2마운팅부(820)가 마련되어 있다. 제2마운팅부(820)는 선형 구동수단 배치홀(821)과 마운팅 플레이트(823)를 포함하는 것이 바람직하다.

선형 구동수단 배치홀(821)은 슬라이드 베이스(211) 상에 홀 형상으로 형성되어 있고, 선형 구동수단 배치홀(821) 내에는 도 9와 같이 선형 구동수단(830)의 일부분이 배치된다. 선형 구동수단 배치홀(821)을 통하여 선형 구동수단(830)의 회전축(832) 끝단은 슬라이드 베이스(211)의 하방으로 돌출되고, 하방으로 돌출된 회전축(832)에는 피니언 기어부(850)가 장착된다.

마운팅 플레이트(823)는 슬라이드 베이스(211)의 상면에 장착 가능하며, 본 실시예에서는 사각판 형상으로 형성되어 있다. 이러한 마운팅 플레이트(823)에는 선형 구동수단(830)이 관통할 수 있도록 선형 구동수단 관통홀(823a)이 형성되어 있는데, 본 실시예에서 선형 구동수단 관통홀(823a)은 슬라이드 베이스(211)에 일측으로 개방되도록 형성되어 있어, 개방된 선형 구동수단 관통홀(823a)을 통하여 선형 구동수단(830)을 마운팅 플레이트(823)의 내측으로 배치할 수 있다. 선형 구동수단 관통홀(823a)의 개방된 일측을 폐쇄하도록 마운팅 플레이트(823)에는 폐쇄브라켓(824)을 장착할 수 있다. 마운팅 플레이트(823)의 네 개의 모서리 측에는 각각 체결수단이 체결되는 제2장공(823b)이 형성되어 있다. 제2장공(823b)은 일방향으로 길게 형성되어 있으며, 특히 피니언 기어부(850)의 제3기어치(855)가 랙 기어부(870)의 제4기어치와 치합하는 정도를 조절할 수 있는 방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 체결수단이 체결되는 제2장공(823b)이 일방향으로 긴 장공으로 형성됨으로써, 피니언 기어부(850)의 제3기어치(855)가 랙 기어부(870)의 제4기어치와 치합하는 정도를 적절히 조절하면서 제2장공(823b)에 체결수단(823c)을 체결하여, 마운팅 플레이트(823)를 슬라이드 베이스(211)에 장착할 수 있다. 이에 따라, 선형 구동수단(830) 및 피니언 기어부(850)를 슬라이드 베이스(211)에 용이하게 장착할 수 있다.

따라서, 제2장공(823b)에 의해 마운팅 플레이트(823)가 슬라이드 베이스(211)에 장착되는 장착 위치를 조절함으로써, 피니언 기어부(850)의 제3기어치(855)가 랙 기어부(870)의 제4기어치와 치합하는 정도를 적절히 조절할 수 있으므로 조립 편의성이 증대된다는 효과가 있다.

슬라이드 베이스(211)의 하면에서 하방으로 돌출된 선형 구동수단(830)의 회전축(832)에는, 피니언 기어부(850)가 결합되어 있다.

이러한 피니언 기어부(850)는, 도 6에 도시한 바와 같이 제3원판(851)과 제4원판(853)과 다수의 제2기어치(855)를 포함하는 것이 바람직하다. 제3원판(851)과 제4원판(853)은 동일한 크기와 형상으로 서로 간격을 두고 평행하게 배치되어 있다. 다수의 제2기어치(855)는 제3원판(851)과 제4원판(853)을 서로 연결하며, 제3원판(851)과 제4원판(853)의 둘레를 따라 간격을 두고 배치되어 있다. 즉, 각 제2기어치(855)의 일단은 제3원판(851)의 하면에 연결되고, 제2기어치(855)의 타단은 제4원판(853)의 상면에 각각 연결된다. 본 실시예에서 제2기어치(855)는 원통 형상으로 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 피니언 기어부(850)는, 강도 보강을 위하여 제3원판(851)과 제4원판(853)을 연결하는 원통형의 제2보강부(857)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제3원판(851)과 제4원판(853)의 둘레를 따라 마련된 다수의 제2기어치(855) 내측에, 제2보강부(857)가 제3원판(851)과 제4원판(853)을 연결하며 마련되어 있다. 제3원판(851), 제4원판(853), 다수의 제2기어치(855), 제2보강부(857)는 실시예에 따라 하나의 부재로 형성되거나, 각각 다른 부재로 형성되어 연결될 수도 있다.

피니언 기어부(850)와 치합하는 랙 기어부(870)는 메인 베이스부(100)에 마련되어 있다. 본 실시예에서는 메인 베이스부(100)의 한 쌍의 프레임(130) 중 어느 하나의 프레임(130)을 따라 마련되어 있다. 즉, 프레임(130)의 상면 내측을 따라 랙 기어부(870)가 마련되어 있다. 이와 같이 마련되어, 랙 기어부(870)의 제2기어치(855)는 피니언 기어부(850)의 제2기어치(855)와 치합한다.

상기와 같이, 메인 베이스부(100)와 슬라이드 베이스(211) 사이에 선형 구동부(800)가 마련되어 있어, 선형 구동수단(830)이 구동함에 따라 피니언 기어부(850)와 랙 기어부(870)에 의해 슬라이드 베이스(211)가 이동하며, 이때 리니어모션 가이드부(810)에 의해 슬라이드 베이스(211)가 가이드되며 선형 이동 가능하다.

본체부(200)는, 선형 구동부(800)에 의해 메인 베이스부(100) 상에서 선형 이동 가능하게 마련됨과 동시에, 회전 구동부(700)에 의해 메인 베이스부(100) 상에서 회전 가능하게 마련된다.

본 실시예에서 본체부(200)는, 도 1에 도시한 바와 같이 슬라이드 베이스(211)와 턴 플레이트(213)와 틸트 베이스(215)를 포함한다.

슬라이드 베이스(211)는 메인 베이스부(100)의 상면에 메인 베이스부(100)와 이격하게 배치된다. 즉, 슬라이드 베이스(211)는 메인 베이스부(100)와 평행하게 배치될 수 있으며, 슬라이드 베이스(211)와 메인 베이스부(100) 사이에는 상기에서 설명한 선형 구동부(800)가 마련된다. 본 실시예에서 슬라이드 베이스(211)는 직사각형의 패널(110)로 마련되어 있고, 메인 베이스부(100)의 단면적보다 작도록 마련되어 있다.

턴 플레이트(213)는 슬라이드 베이스(211)의 상부에 회전 가능하게 마련되어 있다. 본 실시예에서 턴 플레이트(213)는 원형의 패널로 마련되어 있고, 슬라이드 베이스(211)의 상면에 슬라이드 베이스(211)와 이격하게 배치되어 있다. 즉, 턴 플레이트(213)는 슬라이드 베이스(211)와 평행하게 배치될 수 있다.

턴 플레이트(213)와 슬라이드 베이스(211) 사이에는 하기에서 언급할 회전 구동부(700)가 마련되어 있으며, 특히 턴 플레이트(213)에는 회전 구동부(700)를 장착하기 위한 제1마운팅부(214)가 마련되어 있다.

본 실시예에서 제1마운팅부(214)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 설치홀(214a)과 설치브라켓(214b)과 제1장공(214d)을 포함한다.

설치홀(214a)은 턴 플레이트(213)의 일측에 일측으로 개방되도록 형성되어 있고, 설치홀(214a) 내에는 회전 구동부(700)의 감속기(713)가 배치된다.

설치브라켓(214b)은 설치홀(214a)의 개방된 일측을 폐쇄시키도록 턴 플레이트(213)에 체결수단(214c)으로 고정되어 있다.

턴 플레이트(213)의 설치홀(214a) 주변에는 제1장공(214d)이 다수 개 형성되어 있다. 제1장공(214d)은 일방향으로 길게 형성되어 있으며, 특히 제1기어(730)의 제1기어치(735)가 제2기어(750)의 제2기어치와 치합하는 정도를 조절할 수 있는 방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 체결수단(214e)이 체결되는 제1장공(214d)이 일방향으로 긴 장공으로 형성됨으로써, 제1기어(730)의 제1기어치(735)가 제2기어(750)의 제2기어치와 치합하는 정도를 적절히 조절하면서 제1장공(214d)에 체결수단(214e)을 체결하여, 회전 구동수단(710)을 턴 플레이트(213)에 장착할 수 있다.

따라서, 제1장공(214d)에 의해 회전 구동수단(710)이 턴 플레이트(213)에 장착되는 장착 위치를 조절함으로써, 제1기어(730)의 제1기어치(735)가 제2기어(750)의 제2기어치와 치합하는 정도를 적절히 조절할 수 있으므로 조립 편의성이 증대된다는 효과가 있다.

틸트 베이스(215)는 턴 플레이트(213)의 상부에 배치되어 있다. 본 실시예에서 틸트 베이스(215)는, 턴 플레이트(213) 상면에서 서로 마주보도록 기립된 한 쌍으로 구성되어 있다.

본체부(200)를 회전시키기 위한 회전 구동부(700)는, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 턴 플레이트(213)와 슬라이드 베이스(211) 사이에 마련되어 있다. 이와 같이, 턴 플레이트(213)와 슬라이드 베이스(211) 사이에 회전 구동부(700)가 마련되어 있고, 회전 구동부(700)는 슬라이드 베이스(211)를 회전시킴으로써, 본체부(200)가 메인 베이스에 대해 회전 가능한 것이다.

이러한 회전 구동부(700)는 회전 구동수단(710)과 제1기어(730)와 제2기어(750)를 포함하는 것이 바람직하다.

회전 구동수단(710)은 회전력을 발생시키는 수단이며, 본 실시예에는 모터(711)와 감속기(713)를 포함한다. 모터(711)와 감속기(713)를 포함하는 회전 구동수단(710)은 턴 플레이트(213)의 상면에 마련되어 있다.

제1기어(730)는 회전 구동수단(710)에 의해 회전하며, 본 실시예에서는 감속기 축에 제1기어(730)가 설치되어 있고, 제1기어(730)는 턴 플레이트(213)의 하부에 위치한다.

이러한 제1기어(730)는 제1원판(731)과 제2원판(733)과 다수의 제1기어치(735)를 포함하는 것이 바람직하다. 제1원판(731)과 제2원판(733)은 동일한 크기와 형상으로 서로 간격을 두고 평행하게 배치되어 있다. 다수의 제1기어치(735)는 제1원판(731)과 제2원판(733)을 서로 연결하며, 제1원판(731)과 제2원판(733)의 둘레를 따라 간격을 두고 배치되어 있다. 즉, 각 제1기어치(735)의 일단은 제1원판(731)의 하면에 연결되고, 제1기어치(735)의 타단은 제2원판(733)의 상면에 각각 연결된다. 본 실시예에서 제1기어치(735)는 원통 형상으로 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제1기어(730)는, 강도 보강을 위하여 제1원판(731)과 제2원판(733)을 연결하는 원통형의 제1보강부(737)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제1원판(731)과 제2원판(733)의 둘레를 따라 마련된 다수의 제1기어치(735) 내측에, 제1보강부(737)가 제1원판(731)과 제2원판(733)을 연결하며 마련되어 있다. 제1원판(731), 제2원판(733), 다수의 제1기어치(735), 제1보강부(737)는 실시예에 따라 하나의 부재로 형성되거나, 각각 다른 부재로 형성되어 연결될 수도 있다.

제2기어(750)는 제1기어(730)와 치합하도록 마련되고, 턴 플레이트(213)의 하부에 위치한다. 특히 제2기어(750)는 슬라이드 베이스(211)에 고정되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 본 실시예에서는 슬라이드 베이스(211)에 원통 형상의 지지대(212)가 고정되어 있다. 즉, 지지대(212)의 상단 외측 둘레를 따라 제2기어(750)가 마련되어 있다.

본 실시예에서 제2기어(750)는 평기어로 구성되어 있고, 제2기어(750)의 지름은 제1기어(730)의 지름보다 크도록 구성되어 있다. 따라서, 제2기어(750)의 제2기어치의 개수가 제1기어(730)의 제1기어치(735)보다 더 많으며, 제1기어(730)의 회전력이 제2기어(750)에 전달될 때 회전수가 감소한다.

틸팅부(300)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 본체부(200)에 틸팅 가능하게 마련된다.

본 실시예에서 틸팅부(300)는 한 쌍의 틸트 베이스(215) 내에 회전 가능하게 마련되는데, 한 쌍의 틸트 베이스(215) 중 어느 하나의 틸트 베이스(215)는 회전축(370)과 베어링(380)에 의해 틸트 베이스(215)에 회전 가능하게 연결되어 있고, 나머지 하나의 틸트 베이스(215)에는 하기에서 설명할 제1구동부(400)가 연결되어 있다.

또한, 본 실시예에서 틸팅부(300)는, 틸트 베이스(215)에 각각 연결되는 양측면(310)과, 양측면(310)의 전면(330)을 이어주는 전면(330)과, 양측면(310)의 후면(350)을 이어주는 후면(350)을 포함하고, 내부에 공간이 형성되어 있다. 이 공간부 내에는 하기에서 설명할 제2구동부(600)가 배치된다.

제1구동부(400)는 틸팅부(300)를 회전시키기 위하여 본체부(200)에 마련되어 있다.

본 실시예에서 제1구동부(400)는 틸트 베이스(215)에 마련되어 있다. 즉, 제1구동부(400)는 한 쌍의 틸트 베이스(215) 중 어느 하나의 틸트 베이스(215) 외측에 배치되어 있다.

또한, 본 실시예에서 제1구동부(400)는 모터와 감속기를 포함하며, 회전력을 발생시킬 수 있는 수단이면 되므로 이에 한정하는 것은 아니다.

상기와 같이 구성되어, 제1구동부(400)가 구동함에 따라, 틸팅부(300)는 도 1과 같이 틸트 베이스(215)에 대해 상, 하 방향으로 틸팅 가능하다.

지그부(500)는 틸팅부(300)에 회전 가능하게 마련되고, 용접 또는 작업하고자 하는 대상물을 클램핑하기 위하여 마련된다.

이러한 지그부(500)는, 도 5에 도시한 바와 같이 회전축(510)과 클램핑부(530)를 포함하는 것이 바람직하다.

회전축(510)은 틸트 베이스(215)의 전면에 360도 회전 가능하게 마련되어 있고, 일부분이 틸트 베이스(215) 전면의 전방으로 돌출되도록 마련되는 것이 바람직하다.

클램핑부(530)는 틸트 베이스(215) 전면의 전방으로 돌출된 회전축(510)의 끝단에 작업 대상물을 클램핑할 수 있도록 마련된다.

이러한 클램핑부(530)에는, 본 명세서의 도면 상에서는 도시하지 않았지만 작업하고자 하는 대상물을 잡아줄 수 있도록 실린더가 설치되어 있는 프레임이 연결될 수 있다. 따라서, 프레임에 설치된 실린더에 의해 작업 대상물이 용이하게 고정될 수 있다.

제2구동부(600)는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 지그부(500)를 회전시키기 위하여 틸팅부(300)에 마련된다.

본 실시예에서 제2구동부(600)는 틸팅부(300) 내부에 형성된 공간부 내에 배치되어 있고, 감속기모터로 구성되어 있다. 제2구동부(600)는 회전력을 발생시키는 수단이면 되므로 이에 한정하지는 않는다.

감속기모터로 구성된 제2구동부(600)에는 지그부(500)의 회전축(510)이 연결된다.

본 실시예에서 도 1과 같이 틸팅부(300)의 전면(330)에는 지그부(500)가 회전 가능하게 마련되어 있고, 지그부(500)가 마련된 반대면인 틸팅부(300)의 후면(350)에는 밸런스 웨이트(900)가 마련되어 있다.

이와 같이, 지그부(500)가 마련된 반대면의 틸팅부(300)에 밸런스 웨이트(900)가 마련되어 있어, 틸팅부(300) 전면(330)에 마련된 지그부(500)의 무게에 따라 틸팅부(300)가 앞으로 쏠리는 것을 방지할 수 있으므로 지그부(500)와의 균형을 맞출 수 있다.

따라서, 밸런스 웨이트(900)에 의해 기계적 강성과 안전성을 높일 수 있고, 부하 하중의 증대를 실현할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 플레시블 지그 로봇은, 틸팅부(300)에 장착된 지그부(500)가 360도 회전 가능하고, 틸팅부(300)는 본체부(200)에 대해 상, 하 방향으로 틸팅이 가능하다. 또한, 본체부(200)는 회전 구동부(700)에 의해 메인 베이스부(100)에 대해 360도 회전이 가능함과 동시에 선형 구동부(800)에 의해 메인 베이스부(100)의 일방향으로 왕복 이동이 가능하다.

이와 같이, 지그부(500)에 장착되는 작업 대상물의 작업 위치를 매우 다양하게 조절할 수 있다.

본 발명의 플렉시블 지그 로봇에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

본체부(200)는 회전 구동부(700)에 의해 360도 회전 가능하고, 본체부(200)에는 틸팅부(300)가 틸팅 가능하게 마련되며, 틸팅부(300)에는 360도 회전 가능한 지그부(500)가 마련됨으로써, 작업 대상물의 작업하고자 하는 위치에 따라 틸팅부(300)의 틸팅각도, 지그부(500)의 회전각도, 본체부(200)의 회전 범위를 다양하게 조절할 수 있다.

특히, 지그부(500)에 클램핑되는 작업 대상물을 상, 하 방향으로 틸팅 가능함과 동시에 360도 회전 가능함에 따라, 작업 대상물의 전 구간을 작업하기 용이한 자세로 자유자재로 배치할 수 있으므로 작업공간을 효율적으로 사용할 수 있으며, 무급유 윤활장비로 메인터넌스 프리(maintenance-free)를 실현할 수 있다.

나아가, 작업공간의 효율성을 극대화할 수 있고, 자동화 공정에서의 정확한 반복 위치 결정 정도를 지원할 수 있으며, 틸팅, 회전, 주행 가능한 플렉시블 지그 로봇을 제공할 수 있다.

한편, 선형 구동부(800)는 리니어모션 가이드부(810)와 피니언 기어부(850)와 랙 기어부(870)를 포함하여, 사용 스트로크의 제한이 없다.

따라서, 본 실시예에서는 메인 베이스부(100)의 상부에 한 개의 본체부(200)가 마련되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 실시예에 따라 메인 베이스부(100)의 상부에 여러 대의 본체부(200)를 마련할 수 있으며, 이에 따라 공간활용도를 더욱 높일 수 있고, 생산 원가를 대폭 절감할 수 있다.

나아가, 본체부(200)를 회전시키는 회전 구동부(700)가 회전 구동수단(710)과 제1기어(730)와 제2기어(750)를 포함함으로써, 지그 로봇의 강성 및 내구성을 높일 수 있고, 용접, 디버링과 같은 작업에서 진동이나 미세 떨림이 발생하면 안 되는데 이와 같은 흔들림이나 백래쉬를 방지하여 더욱 섬세한 작업이 가능하도록 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100 : 메인 베이스부 200 : 본체부
211 : 슬라이드 베이스 213 : 턴 플레이트
215 : 틸트 베이스 300 : 틸팅부
310 : 양측면 330 : 전면
350 : 후면 400 : 제1구동부
500 : 지그부 510 : 회전축
530 : 클램핑부 600 : 제2구동부
700 : 회전 구동부 710 : 회전 구동수단
730 : 제1기어 731 : 제1원판
733 : 제2원판 735 : 제1기어치
737 : 제1보강부 750 : 제2기어
800 : 선형 구동부 810 : 리니어모션 가이드부
830 : 선형 구동수단 850 : 피니언 기어부
851 : 제3원판 853 : 제4원판
855 : 제2기어치 857 : 제2보강부
870 : 랙 기어부 900 : 밸런스 웨이트

Claims (8)

1. 메인 베이스부;
   상기 메인 베이스부에 회전 가능하게 마련되는 본체부;
   상기 본체부를 회전시키는 회전 구동부;
   상기 본체부에 틸팅 가능하게 마련되는 틸팅부;
   상기 본체부에 마련되어, 상기 틸팅부를 회전시키는 제1구동부;
   상기 틸팅부에 회전 가능하게 마련되고, 작업 대상물을 클램핑하는 지그부;
   상기 틸팅부에 마련되어, 상기 지그부를 회전시키는 제2구동부;
   상기 본체부와 상기 메인 베이스부 사이에 마련되고, 상기 본체부가 상기 메인 베이스부 상에서 선형으로 왕복 이동 가능하도록 하는 선형 구동부;를 포함하되,
   상기 본체부는,
   슬라이드 베이스와,
   상기 슬라이드 베이스의 상부에 회전 가능하게 마련되는 턴 플레이트와,
   상기 턴 플레이트 상부에 배치되는 틸트 베이스를 포함하되,
   상기 메인 베이스부와 상기 슬라이드 베이스 사이에 상기 선형 구동부가 마련되어, 상기 선형 구동부는 상기 슬라이드 베이스를 선형 이동시키고,
   상기 슬라이드 베이스와 상기 턴 플레이트 사이에 상기 회전 구동부가 마련되어, 상기 회전 구동부는 상기 슬라이드 베이스를 회전시키며,
   상기 틸트 베이스에 상기 틸팅부와 상기 제1구동부가 마련되며,
   상기 회전 구동부는,
   회전 구동수단과,
   상기 회전 구동수단에 의해 회전하는 제1기어와,
   상기 제1기어와 맞물리고, 상기 턴 플레이트의 하부에 배치되는 제2기어를 포함하고,
   상기 턴 플레이트에는 상기 회전 구동수단을 장착하기 위한 제1마운팅부가 마련되어 있으며,
   상기 제1마운팅부는,
   상기 턴 플레이트에 일측으로 개방되도록 형성되고, 상기 회전 구동수단의 일부분이 배치되는 설치홀과,
   상기 턴 플레이트에 일방향으로 길게 형성되고, 상기 회전 구동수단을 장착하기 위한 체결수단이 체결되는 제1장공과,
   상기 설치홀의 개방된 일측을 폐쇄하도록 상기 턴 플레이트에 고정되는 마운팅 브라켓을 포함하여,
   상기 제1장공에 의해 상기 회전 구동수단이 상기 턴 플레이트에 장착되는 장착 위치를 조절함으로써, 상기 제1기어가 상기 제2기어와 치합하는 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하며,
   상기 선형 구동부는,
   상기 메인 베이스부와 상기 슬라이드 베이스에 각각 마련되어, 상기 슬라이드 베이스의 이동을 가이드 하는 리니어모션 가이드부와,
   상기 슬라이드 베이스에 설치되는 선형 구동수단과,
   상기 선형 구동수단의 회전축에 결합되는 피니언 기어부와,
   상기 피니언 기어부와 맞물리고, 상기 메인 베이스부에 마련되는 랙 기어부를 포함하되,
   상기 슬라이드 베이스에는 상기 선형 구동수단을 장착하기 위한 제2마운팅부가 마련되어 있으며,
   상기 제2마운팅부는,
   상기 슬라이드 베이스에 형성되고, 상기 선형 구동수단의 일부분이 배치되도록 마련되는 선형 구동수단 배치홀과,
   상기 슬라이드 베이스에 장착 가능하고, 체결수단이 체결되는 제2장공이 일방향으로 길게 형성되어 있으며, 상기 선형 구동수단이 관통할 수 있도록 선형 구동수단 관통홀이 형성되어 있는 마운팅 플레이트를 포함하여,
   상기 제2장공에 의해 상기 마운팅 플레이트가 상기 슬라이드 베이스에 장착되는 장착 위치를 조절함으로써, 상기 피니언 기어부가 상기 랙 기어부와 치합하는 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하며,
   상기 틸팅부에 장착된 상기 지그부가 360도 회전 가능하고, 상기 틸팅부는 상기 본체부에 대해 상, 하 방향으로 틸팅이 가능하며, 상기 본체부는 상기 회전 구동부에 의해 상기 메인 베이스부에 대해 360도 회전이 가능함과 동시에 상기 선형 구동부에 의해 상기 메인 베이스부의 일방향으로 왕복 이동이 가능하여,
   상기 지그부에 장착되는 작업 대상물의 작업 위치를 매우 다양하게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 플렉시블 지그 로봇.
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