KR102226061B1 - 클린룸용 로봇암 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

생산경제성이 개선되도록, 본 발명은 중공부가 길이방향 양측으로 개구되도록 압출 성형되어 구비되되, 개구된 양단 테두리를 따라 체결볼트의 단부가 나사 고정되는 볼트체결부가 복수개로 형성된 연장몸체부; 및 내부에 감속기가 수납 체결되도록 상기 연장몸체부의 연장방향과 직교하는 방향으로 개구되는 장착부 및 상기 장착부로부터 상기 중공부와 연통되도록 연장되는 체결단을 포함하도록 주조되어 한쌍으로 구비되며 상기 연장몸체부의 양측에 결합 및 레이저 용접되어 밀폐 고정되되, 상기 체결단의 테두리를 따라 상기 체결볼트가 삽입되는 볼트홀이 상기 볼트체결부와 연통되도록 복수개로 형성된 감속기체결부를 포함하는 클린룸용 로봇암을 제공한다.

Description

클린룸용 로봇암 및 그의 제조방법{robot arm for clean room and manufacturing method thereof}

본 발명은 클린룸용 로봇암 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생산경제성이 개선되는 클린룸용 로봇암 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 공장의 생산라인에서 조립 작업을 하거나 부품이송ㆍ도장ㆍ용접 등에서 효율적인 자동화 작업을 위해 다관절 로봇(이하 로봇암)이 사용되고 있다. 이러한 로봇암은 다양한 작업 위치에서 부품이송ㆍ도장 또는 용접 등의 공정에 사용되므로 작업 범위를 향상시키기 위해 적어도 하나 이상 다수개의 암이 다축으로 연결 및 제어되는 경우가 많다.

한편, 반도체 내지 LCD판넬 등과 같이 고도의 정밀도와 집적도를 요구받는 생산공정에서는 일체의 먼지나 이물질로부터 보호를 위한 청정공간으로 클린공간이 제공된다.

상세히, 도 1은 종래의 로봇암이 설치된 생산공정 공간을 나타낸 예시도이고, 도 2는 종래의 로봇암을 구성하는 암의 단면예시도이다. 이때, 도 2는 내부 배선이 제외된 암의 케이스 단면을 도시한 것으로 이해함이 바람직하다.

도 1을 참조하면, 상기 클린공간의 하부는 각종 빔, 간격조절장치, 고정장치, 지지수단 등이 포함되며, 상기 클린공간의 먼지입자를 배출하기 위한 연통공간이 구비된다. 그리고, 상기 클린공간의 상부에 설치되는 레일(2)을 따라 로봇암(1)이 이송 가능하게 설치된다.

여기서, 클린공간에 구비되는 로봇암(1)은 각 암(3)의 양단부가 기설정된 회전축을 기준으로 회전되도록 연결되며, 각 암(3)의 내부에 케이블, 배관, 전선 등이 배선된다.

이때, 도 2를 참조하면, 종래의 로봇암을 구성하는 암(3)은 길이방향으로 연장된 중공형의 몸체부(3a) 및 상기 몸체부(3a)의 양단에 감속기가 구비되는 감속기체결부(3b,3c)를 포함하며, 상기 몸체부(3a) 및 상기 감속기체결부(3b,3c)가 상호 연통되는 일체형 내부공간을 갖는다. 즉, 암(3)의 내부에서 발생하는 먼지 또는 이물질이 외부로 유출되지 않도록 외부와 연통되는 부분이 최소화 또는 실질적으로 제거되어야 하며, 이를 위해 상기 몸체부(3a) 및 상기 감속기체결부(3b,3c)가 일체형으로 형성된다.

그러나, 종래의 로봇암을 구성하는 암(3)은 상기 몸체부(3a)측이 길이방향으로 연장된 내부공간을 가지되, 상기 감속기체결부(3b,3c)측은 이와 직교되는 방향으로 개구되는 내부공간을 가진다. 이로 인해, 일체형의 암(3)을 제조하기 위하여 복잡한 구조의 중자 및 슬라이드 금형이 제작되어야 하며 이러한 금형의 설계가 복잡해지고 금형 제작비용의 증가 및 부품제작 비용 또한 증가하여 경제성이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 금형의 크기가 실제 암(3)의 크기에 대응되어야 하므로 정밀도 유지가 어려움으로 인해 제조난이도가 높아 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허 제10-2020-0008102호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 생산경제성이 개선되는 클린룸용 로봇암 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 중공부가 길이방향 양측으로 개구되도록 압출 성형되어 구비되되, 개구된 양단 테두리를 따라 체결볼트의 단부가 나사 고정되는 볼트체결부가 복수개로 형성되고, 복수개의 상기 체결볼트부 사이에 한쌍의 정렬돌기가 돌출 형성된 연장몸체부; 및 내부에 감속기가 수납 체결되도록 상기 연장몸체부의 연장방향과 직교하는 방향으로 개구되는 장착부 및 상기 장착부로부터 상기 중공부와 연통되도록 연장되는 체결단을 포함하도록 주조되어 한쌍으로 구비되며 상기 연장몸체부의 양측에 결합 및 레이저 용접되어 밀폐 고정되되, 상기 체결단의 테두리를 따라 상기 체결볼트가 삽입되는 볼트홀이 상기 볼트체결부와 연통되도록 복수개로 형성되고, 상기 볼트체결부와 상기 볼트홀이 정렬되도록 상기 정렬돌기가 형합되는 정렬홈이 복수개의 상기 볼트홀 사이에 함몰 형성된 감속기체결부를 포함하되, 상기 연장몸체부에는 상기 볼트체결부가 탭가공되어 형성되도록 상기 중공부가 형성된 내면 각 모서리에 길이방향을 따라 돌출 형성된 제1돌출부 및 상기 정렬돌기가 상기 연장몸체부의 길이방향 외측으로 돌출되도록 기설정된 길이의 정렬바가 끼움 결합되는 끼움홈이 형성되도록 마주보는 내면 사이에 쌍으로 돌출 형성된 제2돌출부가 내측방향으로 돌출되도록 압출되어 형성되며, 상기 체결단의 내부에는 상기 제1돌출부와 길이방향으로 연속되도록 대응되며 상기 볼트홀이 길이방향으로 관통 형성된 제3돌출부 및 상기 제2돌출부와 길이방향으로 연속되도록 대응되되 상기 볼트체결부와 상기 볼트홀이 정렬되도록 상기 감속기체결부를 상기 연장몸체부에 가고정하기 위해 상기 정렬홈이 상기 연장몸체부의 대면되는 테두리에 형성된 제4돌출부가 포함됨을 특징으로 하는 클린룸용 로봇암을 제공한다.

한편, 본 발명은 중공부가 길이방향 양측으로 개구되도록 압출 성형되어 구비되되, 개구된 양단 테두리를 따라 체결볼트의 단부가 나사 고정되는 볼트체결부가 복수개로 형성되고, 복수개의 상기 체결볼트부 사이에 한쌍의 정렬돌기가 돌출 형성된 연장몸체부를 압출 성형하고, 내부에 감속기가 수납 체결되도록 상기 연장몸체부의 연장방향과 직교하는 방향으로 개구되는 장착부 및 상기 장착부로부터 상기 중공부와 연통되도록 연장되는 체결단의 테두리를 따라 상기 체결볼트가 삽입되는 볼트홀이 상기 볼트체결부와 연통되도록 복수개로 형성되고 상기 볼트체결부와 상기 볼트홀이 정렬되도록 상기 정렬돌기가 형합되는 정렬홈이 복수개의 상기 볼트홀 사이에 함몰 형성된 한쌍의 감속기체결부를 주조하여 제조하는 제1단계; 상기 연장몸체부의 길이방향 양측에 한쌍의 상기 감속기체결부가 길이방향으로 정렬되되 상기 정렬돌기가 한쌍의 상기 감속기체결부의 각 체결단의 테두리에 형성된 정렬홈에 형합되어 정렬 가고정되고, 상기 연장몸체부의 양단 테두리에 복수개로 형성된 볼트체결부가 각 상기 체결단의 테두리에 형성된 볼트홀과 연통 정렬되고 체결볼트를 통해 체결 고정되는 제2단계; 및 상기 연장몸체부의 양단 테두리와 한쌍의 상기 감속기체결부의 각 체결단의 테두리가 레이저 용접되어 밀폐 고정되는 제3단계를 포함하되, 상기 제1단계에서, 상기 연장몸체부는 상기 볼트체결부가 탭가공되어 형성되도록 상기 중공부가 형성된 내면 각 모서리에 길이방향을 따라 돌출 형성된 제1돌출부 및 상기 정렬돌기가 상기 연장몸체부의 길이방향 외측으로 돌출되도록 기설정된 길이의 정렬바가 끼움 결합되는 끼움홈이 형성되도록 마주보는 내면 사이에 쌍으로 돌출 형성된 제2돌출부가 내측방향으로 돌출되도록 압출되어 형성되고, 상기 감속기체결부는 상기 체결단의 내부에 상기 제1돌출부와 길이방향으로 연속되도록 대응되며 상기 볼트홀이 길이방향으로 관통 형성된 제3돌출부 및 상기 제2돌출부와 길이방향으로 연속되도록 대응되되 상기 볼트체결부와 상기 볼트홀이 정렬되도록 상기 감속기체결부를 상기 연장몸체부에 가고정하기 위해 상기 정렬홈이 상기 연장몸체부의 대면되는 테두리에 형성된 제4돌출부를 포함하여 주조 형성되며, 상기 제2단계는, 상기 제1돌출부에 나사산이 탭가공되어 상기 볼트체결부가 형성되는 단계와, 상기 제2돌출부에 형성되는 끼움홈에 기설정된 길이의 정렬바의 단부까 끼움되어 정렬돌기로 돌출 형성되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 클린룸용 로봇암의 제조방법을 제공한다.

상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 격벽 또는 플랜지 등의 복잡한 구조가 집중되는 감속기체결부는 별도로 주조하되 비교적 단순한 구조인 연장몸체부를 압출 성형 후 상호 결합시켜 제조됨에 따라 각 금형의 크기가 소형화되면서 형상정밀도가 향상되면서도 금형 설계 및 가공에 소요되는 비용이 절감되어 생산경제성이 현저히 향상될 수 있다.

둘째, 감속기체결부와 연장몸체부가 결합된 상태에서 상호 접촉된 테두리 부분이 레이저 용접됨에 따라 구성품이 별도 제조되더라도 실질적으로 일체형으로 제조되는 로봇암과 동일한 밀폐구조를 가짐으로써 암의 내부에서 발생한 먼지 또는 이물질의 유출을 방지하여 클린룸 내부가 청정하게 유지될 수 있다.

셋째, 감속기체결부와 연장몸체부의 대면되는 테두리 중 일측에 형성된 정렬돌기가 타측에 형성된 정렬홈에 형합되기만 하면 각 구성품을 체결하기 위한 체결볼트의 결합위치가 자동으로 정렬되므로 분할 제조된 각 구성품의 조립 및 용접이 용이하여 생산성이 현저히 향상될 수 있다.

넷째, 연장몸체부를 얇은 두께로 압출하여 경량으로 형성되며 소재가 절감되면서도 중공부의 내측으로 돌출된 제1돌출부와 제2돌출부를 통해 정렬돌기 또는 체결볼트가 돌출/체결될 수 있는 면적을 충분히 확보함과 동시에 하중에 대한 제품의 지지강도가 보강됨에 따라 내구성이 현저히 향상될 수 있다.

다섯째, 연장몸체부를 압출 성형하되 다양한 로봇암 규격에 맞게 절단하여 사용할 수 있어 호환성이 현저히 향상되며, 감속기체결부를 소형화하여 금형을 반복적으로 사용할 수 있는 중력 주조로 제조할 수 있으므로 생산성이 더욱 향상될 수 있다.

도 1은 종래의 로봇암이 설치된 생산공정 공간을 나타낸 예시도.
도 2는 종래의 로봇암의 단면예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 클린룸용 로봇암의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 클린룸용 로봇암을 상측에서 바라본 부분단면예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 클린룸용 로봇암에서 연장몸체부의 단면예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 클린룸용 로봇암의 제조방법에 대한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클린룸용 로봇암 및 그의 제조방법을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 클린룸용 로봇암의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 클린룸용 로봇암을 상측에서 바라본 부분단면예시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 클린룸용 로봇암에서 연장몸체부의 단면예시도이다. 이때, 4에서 w로 표시된 부분은 레이저 용접된 부분으로 이해함이 바람직하다.

한편, 클린룸용 로봇암이라 함은 생산공정에 설치되는 산업용 로봇암 중 특히 클린룸에 설치되어 구동되는 로봇암으로 이해함이 바람직하며, 본 발명은 특히 클린룸용 로봇암을 구성하는 암의 케이스에 대한 구성 및 그의 제조방법에 대한 것으로 이해함이 바람직하다. 즉, 이하에서 설명 및 도시되는 로봇암(100)은 암의 케이스(100)와 동일한 의미로 이해함이 바람직하며, 동일한 번호로 설명 및 도시한다. 이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇암(100)은 기계 내부에서 발생한 먼지 또는 이물질이 청정공간인 클린룸으로 유출되는 것을 방지하기 위해 암의 내부가 실질적으로 밀폐되면서도 생산경제성이 개선될 수 있는 구성 및 제조방법을 개시한다.

도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클린룸용 로봇암(100)은 연장몸체부(10) 및 한쌍의 감속기체결부(20A,20B)를 포함한다.

상기 연장몸체부(10)는 중공부(11)가 길이방향 양측으로 개구되도록 압출 성형되어 구비되되, 개구된 양단 테두리를 따라 체결볼트(b)의 단부가 나사 고정되는 볼트체결부(14)가 복수개로 형성됨이 바람직하다.

상세히, 상기 연장몸체부(10)는 폭방향 단면형상이 사각형으로 형성됨이 바람직하며, 내부에 형성되는 상기 중공부(11)가 전선, 케이블, 배관 등이 배선되는 공간으로 기능한다. 이때, 상기 연장몸체부(10)는 각 면이 소정의 두께를 가지되, 내면에 복수개의 결합돌출부가 내측방향을 돌출 형성되는 형태로 압출 성형됨이 바람직하다. 즉, 상기 연장몸체부(10)를 압출 성형하기 위한 금형은 컨테이너금형의 내측에 상기 중공부(11)를 형성하기 위해 구비되는 코어금형의 외면에 상기 결합돌출부의 외면 윤곽과 대응되는 홈이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 연장몸체부(10)가 압출 성형되므로 상기 결합돌출부는 상기 연장몸체부(10)의 내면에 길이방향을 따라 연속적으로 돌출 형성될 수 있다.

이때, 상기 결합돌출부는 제1돌출부(12)와 제2돌출부(13)를 포함함이 바람직하다.

상세히, 상기 제1돌출부(12)는 상기 연장몸체부(10)의 내면 각 모서리에 길이방향을 따라 형성되며 상기 중공부(11)의 내측방향으로 돌출됨이 바람직하다. 이때, 상기 연장몸체부(10)의 양단 테두리에 대응되는 상기 제1돌출부(12)의 양단부에 상기 볼트체결부(14)가 탭가공되어 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 제2돌출부(13)는 상기 연장몸체부(10)의 쌍으로 마주보는 내면 중 적어도 한쌍의 내면에 돌출 형성됨이 바람직하며, 더욱 바람직하게 마주보는 측부 내면에 형성될 수 있다. 이때, 상기 연장몸체부(10)의 양단 테두리에 대응되는 상기 제2돌출부(13)의 양단부에 후술되는 정렬돌기(15)가 돌출 형성됨이 바람직하다. 한편, 상기 연장몸체부(10)의 상하면부에는 NC가공 등을 통해 장착개구부(16)가 후가공되어 형성될 수 있다.

여기서, 상기 연장몸체부(10)는 길이방향으로 압출 성형되어 구비되되 상기 로봇암(100)의 규격에 대응하는 길이로 절단하여 제조되며, 절단된 상기 연장몸체부(10)의 양단부에 상기 볼트체결부(14) 및 상기 정렬돌기(15)가 후가공되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 연장몸체부(10)는 압출장치를 통해 연속적으로 대량 생산될 수 있으므로 가공 경제성이 현저히 개선되면서도 압출된 성형품을 로봇암(100)의 다양한 규격에 맞게 절단하여 사용할 수 있어 활용성 및 생산성이 현저히 향상될 수 있다.

이때, 상기 제1돌출부(12)와 상기 제2돌출부(13)가 상기 연장몸체부(10)의 내면에 내측방향으로 돌출 형성되므로 상기 연장몸체부(10)의 전체적인 면이 상기 정렬돌기(15) 또는 상기 체결볼트(b)의 최대직경보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 연장몸체부(10)가 경량으로 형성되며 소재가 절감되면서도 상기 제1돌출부(12)와 상기 제2돌출부(13)를 통해 상기 정렬돌기(15) 또는 상기 체결볼트(b)가 돌출/체결될 수 있는 면적이 충분히 확보되므로 제조편의성이 현저히 향상될 수 있다.

더욱이, 상기 제1돌출부(12)와 상기 제2돌출부(13)가 상기 연장몸체부(10)의 길이방향을 따라 연속적으로 돌출 형성된다. 따라서, 상기 연장몸체부(10)의 지지강도가 보강됨에 따라 내구성이 현저히 향상될 수 있다.

한편, 상기 감속기체결부(20A,20B)는 장착부(21) 및 체결단(22)을 포함하며, 주조되어 형성됨이 바람직하다. 상세히, 상기 장착부(21)는 내부에 감속기가 수납 체결되는 공간으로 형성되며, 상기 감속기 및 구동을 위한 출력축의 회전방향에 대응하여 상기 연장체결부의 연장방향과 교차/직교되는 방향으로 개구될 수 있다. 그리고, 상기 체결단(22)은 상기 장착부(21)와 상기 중공부(11)가 연통되도록 연결을 매개하는 부분으로 상기 장착부(21)로부터 일측으로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 로봇암(100)은 다수개의 암이 상기 장착부(21)에 장착되는 상기 감속기 및 출력축을 통해 다축 회전 제어되도록 적어도 두개 이상 다수개로 연결되어 구비된다.

이때, 상기 감속기체결부(20A,20B)는 한쌍으로 구비되어 상기 연장몸체부(10)의 양측에 각각 결합 및 레이저 용접되어 밀폐 고정됨이 바람직하다. 이러한 감속기체결부(20A,20B)는 상기 연장몸체부(10)의 각 단부에 장착되는 감속기 및 출력축의 규격에 따라 상기 장착부(21)의 형상이 실질적으로 상이하게 형성되는 것으로 이해함이 바람직하다. 즉, 한쌍의 상기 감속기는 각각의 장착부(21)가 상이한 형상으로 형성되되 상기 체결단(22)의 단면형상이 상기 연장몸체부(10)의 단면형상과 대응되도록 형성됨이 바람직하다.

상세히, 상기 체결단(22)의 내부에는 제3돌출부(23)와 제4돌출부(24)가 돌출 형성됨이 바람직하다. 상기 제3돌출부(23)는 상기 제1돌출부(12)와 길이방향으로 연속되도록 대응되며 상기 볼트홀(25)이 길이방향으로 관통 형성된다. 그리고, 상기 제4돌출부(24)는 상기 제2돌출부(13)와 길이방향으로 연속되도록 대응되며 상기 정렬홈(26)이 형성된다.

이때, 복수개의 상기 암이 상기 출력축을 중심으로 축연결되도록 상기 연장몸체부(10)의 양측에 각각 고정되는 상기 감속기체결부(20A,20B) 중 하나는 상기 장착부(21)가 상향 개구되고 다른 하나는 상기 장착부(21)가 하향 개구되도록 형성될 수 있다. 이러한 감속기체결부(20A,20B)는 주조되어 형성되며, 더욱 바람직하게 중력 주조하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 감속기체결부(20A,20B)의 복잡한 구조에 대응하는 캐비티가 형성된 영구금형에 용탕을 주입한 후 냉각시키는 중력 주조를 통해 상기 연장몸체부(10)에 비하여 복잡한 구조로 형성되는 상기 감속기체결부(20A,20B)를 용이하게 제조할 수 있다.

이때, 상기 연장몸체부(10)의 양단 테두리에는 한쌍의 상기 정렬돌기(15)가 복수개의 상기 볼트체결부(14) 사이에 돌출 형성됨이 바람직하다. 그리고, 각 상기 감속기체결부(20A,20B)에는 각 상기 정렬돌기(15)가 형합되는 정렬홈(26)이 복수개의 상기 볼트홀(25) 사이에 형성됨이 바람직하다.

상세히, 상기 제1돌출부(12)에는 기설정된 길이의 정렬바가 끼움 결합되는 끼움홈(13a)이 형성되며, 상기 끼움홈(13a)에 상기 정렬바의 단부가 끼움되면 상기 제1돌출부(12)의 외측으로 돌출되는 부분이 상기 정렬돌기(15)로 기능한다. 그리고, 상기 정렬돌기(15)가 감속기체결부(20A,20B)에 형성된 상기 정렬홈(26)에 끼움되면 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)가 상기 연장몸체부(10)의 양측에 가고정된다.

더욱이, 상기 제2돌출부(13)에 형성되는 상기 끼움홈(13a)의 중심으로부터 상기 제1돌출부(12)에 형성되는 상기 볼트체결부(14)의 중심 간 거리와 상기 제4돌출부(24)에 형성되는 상기 정렬홈(26)의 중심으로부터 상기 제3돌출부(23)에 형성되는 상기 볼트홀(25)의 중심 간 거리가 상호 대응되도록 형성됨이 바람직하다.

따라서, 상기 정렬돌기(15)가 상기 정렬홈(26)에 형합되기만 하면 상기 볼트체결부(14)와 상기 볼트홀(25)이 정확하게 정렬될 수 있다. 이를 통해, 상기 체결볼트(b)가 상기 볼트홀(25)로 삽입되되 그 단부가 상기 볼트체결부(14)에 체결 고정되면 상기 연장몸체부(10)와 그의 양측에 구비되는 상기 감속기체결부(20A,20B)의 체결단(22) 외면이 실질적으로 연속적인 프로파일로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 연장몸체부(10)와 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)가 상기 체결볼트(b)를 통해 체결 고정된 상태에서 밀착된 테두리를 레이저 용접하여 밀폐 고정할 수 있다. 여기서, 밀폐 고정이라 함은 상기 연장몸체부(10)와 상기 감속기체결부(20A,20B) 간의 연결된 부분이 레이저 용접을 통해 상호간의 틈이 실질적으로 밀폐되도록 고정되는 것으로 이해함이 바람직하다.

즉, 상기 연장몸체부(10)와 상기 감속기체결부(20A,20B)가 각각 별도로 제조되어 결합되더라도 최종 레이저 용됨됨에 따라 이음새 없는 일체형 케이스형태로 구비될 수 있다. 이를 통해, 암의 내부에서 발생한 먼지 또는 이물질이 상기 연장몸체부(10)와 상기 감속기체결부(20A,20B) 사이의 틈을 통해 클린룸으로 유출되는 문제가 근본적으로 제거될 수 있다.

이처럼 본 발명은 소정의 길이로 연장되는 암의 중앙부에 대응하는 상기 연장몸체부(10)는 압출 성형으로 신속/용이하게 제조되며, 길이방향으로 연속적으로 제조가 가능하므로 대량 생산을 통한 생산성이 현저히 향상될 수 있다. 그리고, 암의 양단부에 대응하는 상기 감속기체결부(20A,20B)는 주조하여 제조되므로 상기 감속기 및 출력축의 부품을 장착하기 위한 장착부(21)의 복잡한 형상이 정밀하게 구현되도록 제조될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 격벽 또는 플랜지 등의 복잡한 구조가 집중되는 암의 양단부는 주조하여 제조하되, 비교적 단순한 구조인 암의 중앙부를 압출 성형 및 절단한 후 상호 결합 및 밀폐 고정하여 제조된다. 따라서, 각 부분을 제조하기 위한 금형이 소형화되므로 각 금형의 제조정밀도가 현저히 향상될 수 있다. 또한, 금형이 길어지거나 대형화되면서 양단사이에 금형오차가 발생하는 문제점이 근본적으로 제거되므로 불량률이 최소화되어 생산성 및 경제성이 현저히 향상될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 클린룸용 로봇암의 제조방법에 대한 흐름도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 클린룸용 로봇암의 제조방법은 다음의 일련의 단계를 포함한다.

먼저, 상기 연장몸체부(10)를 압출 성형하고, 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)를 주조하여 제조됨이 바람직하다(s10). 이때, 상기 연장몸체부(10)는 소재를 길이바향으로 압출 성형하되 상기 로봇암(100)의 규격에 따라 길이를 설정 및 절단하여 제조할 수 있다. 이를 통해, 로봇암(100)의 다양한 규격에 대응하여 절단길이를 설정함에 따라 다양한 규격의 로봇암(100) 제조에 호환 적용이 가능하므로 생산성이 현저히 향상될 수 있다.

그리고, 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)는 주조하여 제조함이 바람직하며, 더욱 바람직하게 중력 주조 공법으로 제조될 수 있다. 이러한 중력 주조 공법은 하나의 영구금형을 통해 반복적인 제품 주조가 가능하므로 생산경제성이 현저히 향상될 수 있다.

한편, 상기 연장몸체부(10)의 길이방향 양측에 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)가 길이방향으로 정렬 가고정됨이 바람직하다(s20). 이를 위해, 상기 연장몸체부(10)의 앙단 테두리에 돌출 형성된 상기 정렬돌기(15)가 상기 감속기체결부(20A,20B)에 형성된 상기 정렬홈(26)에 형합되어 가고정됨이 바람직하다.

상세히, 상기 연장몸체부(10)와 상기 감속기체결부(20A,20B)가 각각 제조되면, 상기 연장몸체부(10)의 내면에 돌출 형성된 상기 제2돌출부(13)에 상기 끼움홈(13a)이 형성되고 상기 감속기체결부(20A,20B)의 내면에 돌출 형성된 상기 제4돌출부(24)에 상기 정렬홈(26)이 상호 대응되는 위치에 형성된다.

그리고, 상기 제1돌출부(12)에 상기 나사산이 탭가공되어 상기 볼트체결부(14)가 형성되며, 상기 제3돌출부(23)에 카운터 보링 가공을 통한 상기 볼트홀(25)이 형성된다. 이때, 상기 볼트체결부(14)의 위치 및 상기 볼트홀(25)의 위치가 상기 끼움홈(13a) 또는 이에 끼움되어 형성된 상기 정렬돌기(15)와 상기 정렬홈(26)을 통해 설정될 수 있다. 이를 통해, 상기 볼트체결부(14)와 상기 볼트홀(25)이 상호 길이방향으로 연속적으로 연통되도록 정확하게 형성될 수 있다.

이때, 상기 볼트체결부(14) 및 상기 볼트홀(25)이 정확한 위치에 체결되도록 지그장치가 더 구비될 수도 있다. 상세히, 상기 지그장치는 중앙부에 상기 끼움홈(13a) 또는 상기 정렬돌기(15), 상기 정렬홈(26)에 체결되는 기준결합부 및 상기 기준결합부로부터 기설정된 간격으로 이격되어 상기 볼트체결부(14) 또는 상기 볼트홀(25) 형성을 가이드하는 가이드부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 기준결합부와 상기 가이드부가 연결부를 통해 위치가 이격 지지되도록 구비될 수 있다. 이를 통해, 상기 기준결합부가 상기 끼움홈(13a) 또는 상기 정렬돌기(15), 상기 정렬홈(26)에 결합되어 고정된 후 상기 가이드부에 가이드되어 탭가공 또는 카운터 보링 가공하기만 하면 상기 볼트체결부(14) 및 상기 볼트홀(25)이 정확한 위치에 형성될 수 있다.

이어서, 상기 체결볼트(b)가 상기 볼트홀(25)을 통해 삽입되되 그 단부가 상기 볼트체결부(14)에 나사 체결되어 상기 연장몸체부(10)와 상기 감속기체결부(20A,20B)가 체결 고정됨이 바람직하다(s30). 이때, 상기 정렬돌기(15)가 상기 정렬홈(26)에 형합됨에 따라 상기 볼트체결부(14)와 상기 볼트홀(25)이 연통 정렬되므로 상기 체결볼트(b)의 체결정확성이 현저히 향상될 수 있다.

한편, 상기 연장몸체부(10)의 양단 테두리와 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)의 각 상기 체결단(22)의 테두리가 레이저 용접되어 밀폐 고정됨이 바람직하다(s40). 이를 통해, 상기 연장몸체부(10)와 상기 감속기체결부(20A,20B)가 개별 제조되더라도 최종 제조된 암의 케이스가 실질적으로 일체인 형태로 제조될 수 있다. 따라서, 상기 연장몸체부(10)와 상기 감속기체결부(20A,20B)의 이음새 틈으로 먼지 또는 이물질이 유출됨을 방지하며, 이를 통한 클린룸 내부의 청정도가 향상되며, 클린룸에서 제조되는 제품의 불량률이 현저히 감소될 수 있다.

또한, 상기 연장몸체부(10)와 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)는 상기 정렬돌기(15) 및 상기 정렬홈(26) 간의 형합 조립을 통해 각 구성품 간의 위치가 정렬되며, 상기 체결볼트(b)를 통해 상기 연장몸체부(10)의 양단에 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)가 밀착되도록 체결되는 복합 체결 구조로 조립된다. 그리고, 상기 정렬돌기(15)/정렬홈(26) 및 상기 체결볼트(b)를 통하여 조립된 후 레이저 용접을 통해 밀폐됨에 따라 최종 제조되는 로봇암(100)이 실질적으로 일체형 구조를 가질 수 있다.

이때, 상기 정렬돌기(15)는 상기 연장몸체부(10)와 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)의 조립 위치를 정렬하는 기능뿐만 아니라 상기 연장몸체부(10)와 상기 감속기체결부(20A,20B) 간의 레이저 용접시 각 테두리가 유동됨을 방지하도록 기능한다. 또한, 상기 체결볼트(b)를 통해 상기 연장몸체부(10)와 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)를 1차로 밀착 결합시킴과 함께 레이저 용접시 각 구성품 간의 이격을 방지하여 생산성이 더욱 향상될 수 있다. 더욱이, 상기 정렬돌기(15)/정렬홈(26) 간의 형합, 상기 체결볼트(b)를 통한 체결 및 상기 레이저 용접을 포함하는 복합적인 체결구조를 통해 상기 연장몸체부(10)와 한쌍의 상기 감속기체결부(20A,20B)가 별도로 분리되어 제조된 후 결합되더라도 실질적으로 일체형 로봇암과 대응되는 하중지지력 및 결합강도를 제공받을 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 클린룸용 로봇암 및 그의 제조방법은 격벽 또는 플랜지 등의 복잡한 구조가 집중되는 상기 감속기체결부(20A,20B)는 주조하되 비교적 단순한 구조인 상기 연장몸체부(10)를 압출 성형 후 상호 결합시켜 제조된다. 이에 따라, 각 금형의 크기가 소형화되면서 형상정밀도가 향상되면서도 금형 설계 및 가공에 소요되는 비용이 절감되어 생산경제성이 현저히 향상될 수 있다.

그리고, 상기 감속기체결부(20A,20B)와 상기 연장몸체부(10)가 결합된 상태에서 상호 접촉된 테두리 부분이 레이저 용접된다. 이에 따라, 실질적으로 일체형으로 제조되는 로봇암과 동일한 밀폐구조를 가짐으로써 기계 내부에서 발생한 먼지 또는 이물질의 유출을 방지하여 클린룸 내부가 청정하게 유지될 수 있다.

더욱이, 상기 감속기체결부(20A,20B)와 상기 연장몸체부(10)의 대면되는 테두리 중 일측에 형성된 상기 정렬돌기(15)가 타측에 형성된 상기 정렬홈(26)에 형합되기만 하면 각 구성품을 체결하기 위한 상기 체결볼트(b)의 결합위치가 자동으로 정렬된다. 이를 통해, 분할 제조된 각 구성품의 조립 및 용접이 용이하여 생산성이 현저히 향상될 수 있다.

또한, 상기 연장몸체부(10)를 얇은 두께로 압출하여 경량으로 형성되며 소재가 절감되면서도 상기 중공부(11)의 내측으로 돌출된 상기 제1돌출부(13)와 상기 제2돌출부(14)를 통해 상기 정렬돌기(15) 또는 상기 체결볼트(b)가 돌출/체결될 수 있는 면적을 충분히 확보할 수 있다. 이와 동시에, 하중에 대한 제품의 지지강도가 보강됨에 따라 내구성이 현저히 향상될 수 있다.

더불어, 상기 연장몸체부(10)를 압출 성형하되 다양한 로봇암 규격에 맞게 절단하여 사용할 수 있어 호환성이 현저히 향상되며, 상기 감속기체결부(20A,20B)를 소형화하여 금형을 반복적으로 사용할 수 있는 중력 주조로 제조할 수 있으므로 생산성이 더욱 향상될 수 있다.

한편, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형예는 본 발명의 범위에 속한다.

10: 연장몸체부 12: 제1돌출부
13: 제2돌출부 14: 볼트체결부
15: 정렬돌기 20: 감속기체결부
22: 체결단 25: 볼트홀
26: 정렬홈 100: 클린룸용 로봇암

Claims (5)

1. 중공부가 길이방향 양측으로 개구되도록 압출 성형되어 구비되되, 개구된 양단 테두리를 따라 체결볼트의 단부가 나사 고정되는 볼트체결부가 복수개로 형성되고, 복수개의 상기 볼트체결부 사이에 한쌍의 정렬돌기가 돌출 형성된 연장몸체부; 및
   내부에 감속기가 수납 체결되도록 상기 연장몸체부의 연장방향과 직교하는 방향으로 개구되는 장착부 및 상기 장착부로부터 상기 중공부와 연통되도록 연장되는 체결단을 포함하도록 주조되어 한쌍으로 구비되며 상기 연장몸체부의 양측에 결합 및 레이저 용접되어 밀폐 고정되되, 상기 체결단의 테두리를 따라 상기 체결볼트가 삽입되는 볼트홀이 상기 볼트체결부와 연통되도록 복수개로 형성되고, 상기 볼트체결부와 상기 볼트홀이 정렬되도록 상기 정렬돌기가 형합되는 정렬홈이 복수개의 상기 볼트홀 사이에 함몰 형성된 감속기체결부를 포함하되,
   상기 연장몸체부에는 상기 볼트체결부가 탭가공되어 형성되도록 상기 중공부가 형성된 내면 각 모서리에 길이방향을 따라 돌출 형성된 제1돌출부 및 상기 정렬돌기가 상기 연장몸체부의 길이방향 외측으로 돌출되도록 기설정된 길이의 정렬바가 끼움 결합되는 끼움홈이 형성되도록 마주보는 내면 사이에 쌍으로 돌출 형성된 제2돌출부가 내측방향으로 돌출되도록 압출되어 형성되며,
   상기 체결단의 내부에는 상기 제1돌출부와 길이방향으로 연속되도록 대응되며 상기 볼트홀이 길이방향으로 관통 형성된 제3돌출부 및 상기 제2돌출부와 길이방향으로 연속되도록 대응되되 상기 볼트체결부와 상기 볼트홀이 정렬되도록 상기 감속기체결부를 상기 연장몸체부에 가고정하기 위해 상기 정렬홈이 상기 연장몸체부의 대면되는 테두리에 형성된 제4돌출부가 포함됨을 특징으로 하는 클린룸용 로봇암.
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4. 중공부가 길이방향 양측으로 개구되도록 압출 성형되어 구비되되, 개구된 양단 테두리를 따라 체결볼트의 단부가 나사 고정되는 볼트체결부가 복수개로 형성되고, 복수개의 상기 볼트체결부 사이에 한쌍의 정렬돌기가 돌출 형성된 연장몸체부를 압출 성형하고, 내부에 감속기가 수납 체결되도록 상기 연장몸체부의 연장방향과 직교하는 방향으로 개구되는 장착부 및 상기 장착부로부터 상기 중공부와 연통되도록 연장되는 체결단의 테두리를 따라 상기 체결볼트가 삽입되는 볼트홀이 상기 볼트체결부와 연통되도록 복수개로 형성되고 상기 볼트체결부와 상기 볼트홀이 정렬되도록 상기 정렬돌기가 형합되는 정렬홈이 복수개의 상기 볼트홀 사이에 함몰 형성된 한쌍의 감속기체결부를 주조하여 제조하는 제1단계;
   상기 연장몸체부의 길이방향 양측에 한쌍의 상기 감속기체결부가 길이방향으로 정렬되되 상기 정렬돌기가 한쌍의 상기 감속기체결부의 각 체결단의 테두리에 형성된 정렬홈에 형합되어 정렬 가고정되고, 상기 연장몸체부의 양단 테두리에 복수개로 형성된 볼트체결부가 각 상기 체결단의 테두리에 형성된 볼트홀과 연통 정렬되고 체결볼트를 통해 체결 고정되는 제2단계; 및
   상기 연장몸체부의 양단 테두리와 한쌍의 상기 감속기체결부의 각 체결단의 테두리가 레이저 용접되어 밀폐 고정되는 제3단계를 포함하되,
   상기 제1단계에서, 상기 연장몸체부는 상기 볼트체결부가 탭가공되어 형성되도록 상기 중공부가 형성된 내면 각 모서리에 길이방향을 따라 돌출 형성된 제1돌출부 및 상기 정렬돌기가 상기 연장몸체부의 길이방향 외측으로 돌출되도록 기설정된 길이의 정렬바가 끼움 결합되는 끼움홈이 형성되도록 마주보는 내면 사이에 쌍으로 돌출 형성된 제2돌출부가 내측방향으로 돌출되도록 압출되어 형성되고, 상기 감속기체결부는 상기 체결단의 내부에 상기 제1돌출부와 길이방향으로 연속되도록 대응되며 상기 볼트홀이 길이방향으로 관통 형성된 제3돌출부 및 상기 제2돌출부와 길이방향으로 연속되도록 대응되되 상기 볼트체결부와 상기 볼트홀이 정렬되도록 상기 감속기체결부를 상기 연장몸체부에 가고정하기 위해 상기 정렬홈이 상기 연장몸체부의 대면되는 테두리에 형성된 제4돌출부를 포함하여 주조 형성되며,
   상기 제2단계는, 상기 제1돌출부에 나사산이 탭가공되어 상기 볼트체결부가 형성되는 단계와, 상기 제2돌출부에 형성되는 끼움홈에 기설정된 길이의 정렬바의 단부까 끼움되어 정렬돌기로 돌출 형성되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 클린룸용 로봇암의 제조방법.
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