KR102133109B1 - 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 새로운 구조의 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇에 관한 것으로, 서로 마주보도록 이격되어 고정 설치된 한 쌍의 제1 및 제2 고정베이스와, 양단이 각각 상기 제1 및 제2 고정베이스에 회전 가능하게 결합되고, 직선구동엑추에이터로부터 동력을 전달받아 회전하는 장형의 볼스크류와, 각각의 양단이 상기 제1 및 제2 고정베이스에 회전 가능하게 결합되고, 각각이 복수의 회전구동엑추에이터로부터 동력을 각각 전달받아 회전하며, 각각의 외주면에 길이방향을 따라 볼스플라인이 함몰 형성된 복수의 볼스플라인가이드봉과, 상기 볼스크류와 결합되는 볼너트가 고정 결합되고, 상기 볼스플라인가이드봉 각각과 결합되는 복수의 볼스플라인너트가 각각 회전 가능하게 결합되며, 상기 볼스크류의 회전운동을 전달받아 상기 제1 및 제2 고정베이스 사이를 직선 이동하는 슬라이더프레임과, 상기 슬라이더프레임으로부터 이격되어 상기 슬라이더프레임을 기준으로 이동 가능하게 설치된 이동프레임과, 상기 슬라이더프레임과 상기 이동프레임을 연결하고, 각각이 상기 슬라이더프레임에 구비된 각각의 볼스플라인너트로부터 회전력을 전달받아 회전운동을 하는 구동링크 및 상기 구동링크와 상기 이동프레임을 연결하는 한 쌍의 평행한 수동링크를 구비하는 복수의 링크부를 포함하여 이루어진다.

Description

확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇{PARALLEL ROBOT HAVING EXTENDED WORKSPACE}

본 발명은 병렬로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 병렬로봇이 가지는 좁은 작업영역의 한계를 크게 확장시키고, 확장된 작업영역 내에서 보다 고속으로 작업할 수 있는 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇에 관한 것이다.

현재 산업 현장에서는 다양한 로봇을 이용하여 많은 부분에서 작업의 자동화가 이루어져 왔다. 원활한 작업의 자동화를 위해서는 로봇의 움직임을 정밀하게 제어할 수 있어야 한다는 것이 기본적인 조건이 되며, 이외에도 작업 내용이나 환경에 따른 여러 조건들을 충족시킬 수 있도록 로봇이 설계되어 사용되고 있다.

이와 같이 산업 현장에서 사용되는 로봇에 있어서, 직렬로봇(Serial Robot)이 더욱 많은 분야에서 사용되고 있고, 이러한 직렬로봇은 구동장치를 포함한 링크들이 연속적으로 연결되어 최종의 엔드이펙터(end-effector)가 다수의 자유도를 구사하는 로봇으로 큰 작업 공간에서 사용되기 적절하며, 상대적으로 제작 및 운용에 드는 비용이 저렴하고, 다양한 작업에 적용될 수 있는 유연성을 가지는 등의 장점이 있다.

종래에 널리 사용되고 있는 직렬로봇의 경우 제조 및 조립 공정에서 야기된 기구학적 오차를 다루기가 상대적으로 쉽다는 장점이 있다. 그러나, 정밀도와 연관된 강성을 향상시키는 것은 매우 어려운데, 예를 들어 동일한 작업 공간을 유지하면서 강성을 증가시키는 것은 기계 구조에 사용된 재료의 양을 증가시키는 것을 의미하는바 비용의 증가를 직접적으로 초래하며, 또한 무게의 증가에 따라 엑추에이터, 관절 및 동력전달수단 등에 더 높은 사양이 요구되기 때문에 공학적 어려움과 비용 증가를 야기하게 된다.

갈수록 더 높은 정밀도가 요구되고 있는 산업 현장에서, 이와 같이 직렬로봇의 한계가 점차 드러나고 있고, 이러한 문제점을 해소하기 위하여 다른 형태의 로봇 설계가 이루어져 왔다. 그 중 한 예가 병렬로봇(Parallel Robot)으로, 병렬로봇은 본질적으로 무게의 증가가 거의 없이 강성을 크게 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 정밀도 역시 높일 수 있다는 장점을 갖는다.

즉, 병렬로봇은 제한된 작업공간 내에서 제품이나 부품을 고속으로 이송하는데 주로 사용되는 것으로서, 링크부의 개수의 개수에 따라 3개인 델타(delta)형 병렬로봇 또는 4개인 쿼트로(quattro)형 병렬 로봇 등으로 불린다.

병렬로봇의 일반적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 고정프레임(10), 이동프레임(20) 및 고정프레임(10)과 이동프레임(20)을 연결하는 복수의 링크부(30)를 포함하며, 이동프레임(20)에는 엔드이펙터(40)가 구비된다. 도면상 링크부(30)가 3개인 델타형 병렬로봇으로서, 각각의 링크부(30)의 구조는 동일하다. 즉, 링크부(30)는 구동링크(31)와 2개의 수동링크(32, 33)를 포함하고, 구동링크(31)의 일단은 고정프레임(10)에 설치된 엑추에이터(11)와 연결된다. 이때, 2개의 수동링크(32, 33)의 각 일단은 구동링크(31)의 타단에 볼조인트 결합되고, 각 타단은 이동프레임(20)에 볼조인트 결합되면서 평행사변형 링크구조를 가진다. 따라서, 각각의 링크부(30)는 각각의 구동링크(31)와 연결된 엑추에이터(11)에 의해 개별적으로 제어되며, 이동프레임(20)은 고정프레임(10)를 기준으로 3축 이동을 통해 위치결정이 가능해진다.

그런데, 이러한 병렬로봇은 고정된 고정프레임(10)을 기준으로 이동프레임(20)의 3축 직선이동만이 가능하므로 제한된 작업영역 내에서만 이동프레임(20)의 위치이동을 수행할 수 있는 가장 큰 단점이 있다.

이러한 병렬로봇의 근본적인 좁은 작업영역을 극복하고자, 본 출원인이 출원 및 등록한 등록특허공보 제10-1182600호의 '실린더 형태의 큰 작업영역을 갖는 병렬형 로봇기구'가 있다. 그러나, 실린더 형태의 병렬형 로봇기구는 실린더를 중심으로 360도 회전에 따른 반경방향의 큰 작업영역을 가질 뿐 직선구간의 긴 작업영역을 소화할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 등록특허공보 제10-1244462호의 '링크길이가 가변되는 병렬로봇'의 경우에는 역시 평단면상 원형의 작업영역 내에서 링크길이의 가변에 따라 보다 큰 원형의 작업영역을 확장할 뿐이고, 특히 링크의 신축에 따라 강성이 저하되어 정밀도에 악영향을 주는 문제가 있다.

그렇다면, 도 1에 도시된 바와 같이 병렬로봇의 고정프레임(10)을 고정시키지 않고, 직선방향으로 이동가능하게 설치한다면 상술한 문제점을 쉽게 극복할 수 있을 것이다. 그러나, 고정프레임(10)에 설치된 각 링크부(30)의 구동원인 복수의 엑추에이터(11)까지 고정프레임(10)과 함께 이동시켜야 하므로 매우 큰 하중이 발생하고, 그에 따라 병렬로봇의 장점인 작업의 신속성이나 정밀도를 크게 해치게 되는 문제가 발생한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 직선방향으로의 확장된 작업영역을 가지면서도 고정프레임을 고정시키지 않고, 직선이동 가능한 슬라이더프레임으로 대체하면서 각 링크부의 구동원인 복수의 엑추에이터를 분리 설치하여 하중을 최소화하여 정밀도를 향상시키고, 이동프레임의 이송속도를 보다 고속으로 수행할 수 있는 새로운 구조의 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇은, 서로 마주보도록 이격되어 고정 설치된 한 쌍의 제1 및 제2 고정베이스와, 양단이 각각 상기 제1 및 제2 고정베이스에 회전 가능하게 결합되고, 직선구동엑추에이터로부터 동력을 전달받아 회전하는 장형의 볼스크류와, 각각의 양단이 상기 제1 및 제2 고정베이스에 회전 가능하게 결합되고, 각각이 복수의 회전구동엑추에이터로부터 동력을 각각 전달받아 회전하며, 각각의 외주면에 길이방향을 따라 볼스플라인이 함몰 형성된 복수의 볼스플라인가이드봉과, 상기 볼스크류와 결합되는 볼너트가 고정 결합되고, 상기 볼스플라인가이드봉 각각과 결합되는 복수의 볼스플라인너트가 각각 회전 가능하게 결합되며, 상기 볼스크류의 회전운동을 전달받아 상기 제1 및 제2 고정베이스 사이를 직선 이동하는 슬라이더프레임과, 상기 슬라이더프레임으로부터 이격되어 상기 슬라이더프레임을 기준으로 이동 가능하게 설치된 이동프레임과, 상기 슬라이더프레임과 상기 이동프레임을 연결하고, 각각이 상기 슬라이더프레임에 구비된 각각의 볼스플라인너트로부터 회전력을 전달받아 회전운동을 하는 구동링크 및 상기 구동링크와 상기 이동프레임을 연결하는 한 쌍의 평행한 수동링크를 구비하는 복수의 링크부를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 슬라이더프레임은, 평면상 삼각형상으로 3개의 각 꼭지점에 3개의 제1 내지 제3 볼스플라인너트가 각각 설치되고, 상기 링크부는, 제1 내지 제3 링크부로 정의되는 3개의 델타형 구조이고, 제1 및 제2 링크부 각각의 구동링크는 상기 제1 및 제2 볼스플라인너트와 각각 결합되어 회전하며, 제3 링크부의 구동링크는 상기 제3 볼스플라인너트와 베벨기어를 통해 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 이동프레임은, 상기 제1 내지 제3 링크부의 구동에 따라 상기 슬라이더프레임을 기준으로 x-y-z의 3축 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라이더프레임은, 정면상 장형의 판상으로 양단부에 2개의 제1 및 제2 볼스플라인너트가 각각 설치되고, 상기 링크부는, 제1 및 제2 링크부로 정의되는 2개의 일자형 구조이며, 제1 및 제2 링크부 각각의 구동링크는 상기 제1 및 제2 볼스플라인너트와 각각 결합되어 회전하고, 상기 이동프레임은, 상기 제1 및 제2 링크부의 구동에 따라 상기 슬라이더프레임을 기준으로 x-z의 2축 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇은, 직선방향으로의 확장된 작업영역을 가지면서도 고정프레임을 고정시키지 않고, 직선이동 가능한 슬라이더프레임으로 대체하면서 각 링크부의 구동원인 복수의 엑추에이터를 분리 설치하여 하중을 최소화하여 정밀도를 향상시키고, 이동프레임의 이송속도를 보다 고속으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 병렬로봇을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇의 일 실시예를 도시한 사시도이며,
도 3은 도 2의 실시예의 평면도이고,
도 4는 도 2의 실시예 중 슬라이더프레임, 이동프레임 및 링크부를 확대 도시한 요부 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따른 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇의 다른 실시예를 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5의 실시예 중 슬라이더프레임, 이동프레임 및 링크부를 확대 도시한 요부 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇은, 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이 제1 고정베이스(100), 제2 고정베이스(200), 볼스크류(300), 복수의 볼스플라인가이드봉(400), 슬라이더프레임(500), 이동프레임(600) 및 복수의 링크부(700)를 포함하여 이루어진다.

제1 고정베이스(100) 및 제2 고정베이스(200)는 도 2, 3 및 5에 도시된 바와 같이 서로 마주보도록 이격되어 고정 설치된다. 제1 고정베이스(100) 및 제2 고정베이스(200)는 긴 작업영역의 상방에 고정 설치되고, 작업영역에는 컨베이어벨트나 작업대가 구비되어 부품 또는 제품 등의 이송 또는 조립하는 작업이 수행된다. 이러한 제1 고정베이스(100) 및 제2 고정베이스(200)를 따라 후술하는 슬라이더프레임(500)이 직선 이동하면서 긴 작업영역을 가지게 되고, 슬라이더프레임(500)을 기준으로 이동하는 이동프레임(600)에 도면에는 도시하지 않았으나 그립퍼나 공구툴이 장착되어 확장된 작업영역 내에 위치하는 부품 또는 제품 등을 이송 또는 조립하는 작업을 수행할 수 있다.

볼스크류(300)는 도 2, 3 및 5에 도시된 바와 같이 장형으로 양단이 각각 상기 제1 고정베이스(100) 및 제2 고정베이스(200)에 회전 가능하게 결합되고, 직선구동엑추에이터(310)로부터 동력을 전달받아 회전한다. 볼스크류(300)의 양단에는 도면부호는 도시하지 않았으나 베어링이 구비되어 제1 고정베이스(100) 및 제2 고정베이스(200)에 대하여 회전 가능하게 결합된다. 이러한 볼스크류(300)는 길이방향을 따라 외주면에 나선홈이 형성되어 있고, 후술하는 볼너트(510)와 결합되어 볼스크류(300)의 회전운동이 볼너트(510)와 고정 결합된 슬라이더프레임(500)의 직선운동을 발생시킨다. 직선구동엑추에이터(310)는 상기 볼스크류(300)를 회전구동시키는데, 도면상 제1 고정베이스(100)에 설치되어 있지만, 제2 고정베이스(100)에 설치되어도 무방하며, 직선구동엑추에이터(310)로부터 발생하는 동력을 감속기나 별도의 동력전달수단을 통해 볼스크류(300)를 회전구동시킬 수도 있다.

볼스플라인가이드봉(400)은 도 2, 3 및 5에 도시된 바와 같이 복수가 구비되어 각각의 양단이 상기 제1 고정베이스(100) 및 제2 고정베이스(200)에 회전 가능하게 결합되고, 각각이 복수의 회전구동엑추에이터(410)로부터 동력을 전달받아 회전하며, 각각의 외주면에 길이방향을 따라 볼스플라인(420)이 함몰 형성된다. 각각의 볼스플라인가이드봉(400) 역시 양단에 베어링이 구비되어 제1 고정베이스(100) 및 제2 고정베이스(200)에 대하여 회전 가능하게 결합된다. 회전구동엑추에이터(410)는 상기 볼스플라인가이드봉(400)을 회전구동시키는데, 도면상 제1 고정베이스(100)에 설치되어 있지만, 제2 고정베이스(100)에 설치되어도 무방하며, 회전구동엑추에이터(410)로부터 발생하는 동력을 감속기나 별도의 동력전달수단을 통해 볼스플라인가이드봉(400)을 회전구동시킬 수도 있다.

이러한 볼스플라인가이드봉(400)은 길이방향을 따라 직선의 볼스플라인(420)이 함몰 형성되는데, 후술하는 볼스플라인너트(520)와 결합되어 볼스플라인가이드봉(400)을 따라 볼스플라인너트(520)가 직선이동하면서, 볼스플라인가이드봉(400)이 회전하는 경우 볼스플라인너트(520)가 함께 회전하도록 구성된다. 즉, 볼스플라인가이드봉(400)은 볼스플라인너트(520)와 베어링을 매개로 회전 가능하게 결합된 슬라이더프레임(500)의 직선이동을 가이드하며, 또한 볼스플라인가이드봉(400)이 회전하는 경우에는 슬라이더프레임(500)에 대하여 볼스플라인너트(520)만 회전시킬 수 있다.

슬라이더프레임(500)은 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 볼스크류(300)와 결합되는 볼너트(510)가 고정 결합되고, 상기 볼스플라인가이드봉(400) 각각과 결합되는 복수의 볼스플라인너트(520)가 각각 회전 가능하게 결합되며, 상기 볼스크류(300)의 회전운동을 전달받아 상기 제1 고정베이스(100) 및 제2 고정베이스(200) 사이를 직선 이동한다.

즉, 상기 볼스크류(300)의 회전운동이 볼너트(510)를 직선이동시키고, 그에 따라 볼너트(510)와 고정 결합된 상기 슬라이드프레임(500)을 직선 이동시키게 된다. 이때, 볼스플라인가이드봉(400) 각각과 결합된 복수의 볼스플라인너트(520)가 슬라이더프레임(500)에 결합되어 있으므로 슬라이더프레임(500)은 직선이동시 볼스플라인가이드봉(400)을 따라 직선이동하면서 가이드된다. 또한, 볼스플라인너트(520)가 슬라이더프레임(500)에 대하여 도면부호는 도시하지 않았으나 베어링을 매개로 회전 가능하게 결합되어 있으므로 볼스플라인가이드봉(400)이 회전하는 경우에는 슬라이더프레임(500)에 대하여 볼스플라인너트(520)만 회전하게 된다.

이동프레임(600)은 도 2, 4 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 슬라이더프레임(500)으로부터 이격되어 상기 슬라이더프레임(500)을 기준으로 이동 가능하게 설치된다. 이러한 이동프레임(600)에는 도면에는 도시하지 않았으나 부품 또는 제품을 이송하거나 조립하기 위한 엔드이펙터(end-effector)가 구비될 수 있고, 엔드이펙터로 조립이나 가공을 위한 공구(too) 또는 이송을 위해 제품을 파지하는 그리퍼(gripper)일 수 있다. 이러한 이동프레임(600)은 후술하는 병렬링크기구인 링크부(700)를 통해 상기 슬라이더프레임(500)을 기준으로 위치이동할 수 있다.

즉, 링크부(700)는 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이 복수가 구비되어 상기 슬라이더프레임(500)과 상기 이동프레임(600)을 연결하고, 각각이 상기 슬라이더프레임(500)에 구비된 각각의 볼스플라인너트(520)로부터 회전력을 전달받아 회전운동을 하는 구동링크(710) 및 상기 구동링크(710)와 상기 이동프레임(600)을 연결하는 한 쌍의 평행한 수동링크(720)를 구비한다. 즉, 상기 링크부(700) 각각은 단일의 구동링크(710)와 2개의 수동링크(720)를 포함하고, 구동링크(710)의 일단은 슬라이더프레임(500)에 구비된 볼스플라인너트(520)로부터 회전력을 전달받아 회전운동을 하고, 2개의 수동링크(720)의 각 일단은 상기 구동링크(710)의 타단에 볼조인트 결합되고, 각 타단은 이동프레임(600)에 볼조인트 결합되면서 평행사변형 링크구조를 가진다. 그에 따라, 링크부(700)의 구동으로 슬라이더프레임(500)을 기준으로 이동프레임(600)을 축방향으로 위치이동시킬 수 있다.

상기와 같은 링크부(700)의 구동링크(710) 및 한 쌍의 수동링크(710)의 결합 및 작동구조는 널리 알려져 있으므로 그 상세한 설명은 생략하고, 다만 본 발명의 링크부(700)의 특징으로서 수동링크(710)의 1 자유도 회전운동을 회전구동엑추에이터(410)로부터 직접 전달받는 것이 아니라, 볼스플라인가이드봉(400) 및 볼스플라인너트(520)를 통해 전달받아 회전한다는 것이다. 이를 통해 종래 도 1에 도시된 바와 같이 고정된 고정프레임(10) 상에 엑추에이터(11)를 설치하는 것과 달리, 본 발명의 경우에는 도 2, 3 및 5에 도시된 바와 같이 직선이동 가능한 슬라이더프레임(500) 상에 링크부(700)를 구동시키는 회전구동엑추에이터(410)를 설치하지 않고, 제1 고정베이스(100)에 설치하여 분리시키면서 회전구동엑추에이터(410)의 구동력을 볼스플라인가이드봉(400) 및 볼스플라인너트(520)를 통해 링크부(700)의 구동링크(710)를 회전시키는 것이다.

한편, 링크부(700)의 병렬링크 구조는 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 3개의 델타형 구조일 수 있고, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 2개의 일자형 구조일 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았으나 4개의 쿼트로형 구조 또한 가질 수 있다.

예컨대, 도 2 내지 4를 참조하여 링크부(700)의 구조가 3개인 델타형 구조인 경우, 상기 슬라이더프레임(500)은 평면상 삼각형상으로 3개의 각 꼭지점에 3개의 제1 내지 제3 볼스플라인너트(521)(522)(523)가 각각 설치된다. 이때, 상기 링크부(700)는 제1 내지 제3 링크부(701)(702)(703)로 정의되는 3개의 델타형 구조이고, 제1 링크부(701) 및 제2 링크부(702) 각각의 구동링크(710)는 상기 제1 볼스플라인너트(521) 및 제2 볼스플라인너트(522)와 각각 결합되어 회전하며, 제3 링크부(703)의 구동링크(710)는 상기 제3 볼스플라인너트(523)와 베벨기어(530)를 통해 회전력을 전달받아 회전한다.

즉, 델타형 병렬 기구의 경우 삼각구조를 가지게 되는 것이고, 제1 링크부(701) 및 제2 링크부(702)가 동일 축선상에 위치할 경우 제3 링크부(703)는 제1 링크부(701) 및 제2 링크부(702)를 잇는 축선과 직각을 이루도록 설치하게 된다. 따라서, 제1 링크부(701) 및 제2 링크부(702) 각각의 구동링크(710)는 제1 스플라인너트(521) 및 제2 스플라인너트(522)로부터 각각 결합되어 함께 회전함으로써 회전구동하면 족하지만, 제3 링크부(703)의 구동링크(710)는 제3 스플라인너트(523)와 직접 결합되어 함께 회전할 수 없고, 직각을 이룬 만큼의 동력전달수단이 필요하다. 2개의 회전축 선이 직각을 이루는 경우의 기어연결인 베벨기어(530)를 통해 제3 스플라인너트(523)의 회전력을 제3 링크부(703)의 구동링크(710)로 전달하는 것이다. 이러한 구조를 통해 도 4에 도시된 바와 같이 상기 이동프레임(600)은 상기 제1 내지 제3 링크부(701)(702)(703)의 구동에 따라 상기 슬라이더프레임(500)을 기준으로 x-y-z의 3축 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 도 5 및 6을 참조하여 링크부(700)의 구조가 2개인 일자형 구조인 경우, 상기 슬라이더프레임(500)은 정면상 장형의 판상으로 양단부에 2개의 제1 및 제2 볼스플라인너트(521)(522)가 각각 설치된다. 이때, 상기 링크부(700)는 제1 및 제2 링크부(701)(702)로 정의되는 2개의 일자형 구조이고, 제1 링크부(701) 및 제2 링크부(702) 각각의 구동링크(710)는 상기 제1 볼스플라인너트(521) 및 제2 볼스플라인너트(522)와 각각 결합되어 한다.

즉, 일자형 병렬 기구의 경우 2개의 링크부(700)가 일자형 구조를 가지게 되는 것이고, 제1 링크부(701) 및 제2 링크부(702)가 동일 축선상에 위치하게 된다. 따라서, 제1 링크부(701) 및 제2 링크부(702) 각각의 구동링크(710)는 제1 스플라인너트(521) 및 제2 스플라인너트(522)로부터 각각 결합되어 함께 회전함으로써 회전구동하면 족하다. 이러한 구조를 통해 도 6에 도시된 바와 같이 상기 이동프레임(600)은 상기 제1 링크부(701) 및 제2 링크부(702)의 구동에 따라 상기 슬라이더프레임(500)을 기준으로 x-z의 3축 방향으로 이동할 수 있다. 도 6 및 7에 도시된 링크부(700)의 구동링크(710) 및 수동링크(720)의 외측으로 추가로 설치된 2개의 평행사변형 링크구조(도면부호 미도시)는 이동프레임(600)의 위치이동시 정밀도를 높이기 위한 구조이면서, 이동프레임(600) 상에 엔드이펙터가 구비될 경우 엔드이펙터의 회전운동을 전달하기 위한 링크구조로도 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇은, 직선방향으로의 확장된 작업영역을 가지면서도 종래의 고정프레임(11)을 고정시키지 않고, 직선이동 가능한 슬라이더프레임(500)으로 대체하면서 각 링크부(700)의 구동원인 복수의 엑추에이터(410)를 분리 설치하여 하중을 최소화하여 정밀도를 향상시키고, 슬라이더프레임(500)의 이송속도가 더해짐에 따라 이동프레임(600)의 이송속도를 보다 고속으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 제1 고정베이스
200 : 제2 고정베이스
300 : 볼스크류 310 : 직선구동엑추에이터
400 : 볼스플라인가이드봉
410 : 회전구동엑추에이터 420 : 볼스플라인
500 : 슬라이더프레임 510 : 볼너트
520 : 볼스플라인너트 521 : 제1 볼스플라인너트
522: 제2 볼스플라인너트 523 : 제3 볼스플라인너트
530 : 베벨기어
600 : 이동프레임
700 : 링크부 701 : 제1 링크부
702 : 제2 링크부 703 : 제3 링크부
710 : 구동링크 720 : 수동링크

Claims (3)

1. 서로 마주보도록 이격되어 고정 설치된 한 쌍의 제1 및 제2 고정베이스와,
   양단이 각각 상기 제1 및 제2 고정베이스에 회전 가능하게 결합되고, 직선구동엑추에이터로부터 동력을 전달받아 회전하는 장형의 볼스크류와,
   각각의 양단이 상기 제1 및 제2 고정베이스에 회전 가능하게 결합되고, 각각이 복수의 회전구동엑추에이터로부터 동력을 각각 전달받아 회전하며, 각각의 외주면에 길이방향을 따라 볼스플라인이 함몰 형성된 복수의 볼스플라인가이드봉과,
   상기 볼스크류와 결합되는 볼너트가 고정 결합되고, 상기 볼스플라인가이드봉 각각과 결합되는 복수의 볼스플라인너트가 각각 회전 가능하게 결합되며, 상기 볼스크류의 회전운동을 전달받아 상기 제1 및 제2 고정베이스 사이를 직선 이동하는 슬라이더프레임과,
   상기 슬라이더프레임으로부터 이격되어 상기 슬라이더프레임을 기준으로 이동 가능하게 설치된 이동프레임과,
   상기 슬라이더프레임과 상기 이동프레임을 연결하고, 각각이 상기 슬라이더프레임에 구비된 각각의 볼스플라인너트로부터 회전력을 전달받아 회전운동을 하는 구동링크 및 상기 구동링크와 상기 이동프레임을 연결하는 한 쌍의 평행한 수동링크를 구비하는 복수의 링크부를 포함하고,
   상기 볼스크류 및 복수의 볼스플라인가이드봉 각각은,
   동일 평면상에 서로 이격되어 평행하게 설치되고,
   상기 직선구동엑추에이터 및 복수의 회전구동엑추에이터 각각은,
   상기 제1 고정베이스 또는 제2 고정베이스에 고정 설치되고,
   상기 슬라이더프레임은,
   평면상 삼각형상으로 3개의 각 꼭지점에 3개의 제1 내지 제3 볼스플라인너트가 각각 설치되고,
   상기 링크부는,
   제1 내지 제3 링크부로 정의되는 3개의 델타형 구조이고, 제1 및 제2 링크부 각각의 구동링크는 상기 제1 및 제2 볼스플라인너트와 각각 결합되어 회전하며, 제3 링크부의 구동링크는 상기 제3 볼스플라인너트와 베벨기어를 통해 회전력을 전달받아 회전하고,
   상기 이동프레임은,
   상기 제1 내지 제3 링크부의 구동에 따라 상기 슬라이더프레임을 기준으로 x-y-z의 3축 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 확장된 작업영역을 갖는 병렬로봇.
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