KR102395245B1 - 소형 직교 로봇 - Google Patents

Abstract

개시되는 소형 직교 로봇은, 볼 스크루와, 상기 볼 스크루의 회전에 따라 상기 볼 스크류의 축 방향으로 변위되는 볼 스크루 너트와, 상기 볼 스크루 너트에 탑재되어 변위 방형으로 직선 왕복 이동하는 슬라이더 및 상기 볼 스크루, 상기 볼 스크루 너트 및 상기 슬라이더를 지지하는 베이스를 가지되, 상기 베이스는, 상기 변위 방향을 따라 연장되는 기저부; 상기 기저부의 양측에 일체로 형성되는 측벽부;들 및 상기 기저부의 상부면과 각각의 상기 측벽부의 내측면 사이에 일체로 형성되는 레일 시트부;들을 포함하되, 상기 레일 시트부들은 상기 변위 방향을 따라 연장되게 형성되며, 상기 레일 시트부들의 상부면에는 상기 슬라이더의 양측을 직선 왕복 이동 가능하게 지지하는 엘엠 레일들이 볼트를 매개로 탈부착 가능하게 설치된다.

Description

소형 직교 로봇{SMALL ORTHOGONAL ROBOT}

본 발명(Disclosure)은, 반도체 공정 등과 같은 자동화가 구축된 시스템에서 부품이나 반제품 등의 이송 및 결합 등의 작업 또는 작동을 위해 사용되는 소형 직교 로봇에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

일반적으로, 직교 로봇은 공장 자동화 시스템, 특히 정밀도를 요하는 공정에서 직선 왕복 이동이 필요한 부분에 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래 소형 직교 로봇의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도로써, 종래 소형 직교 로봇(10)은 베이스(20)와, 볼 스크루(30; ball screw) 및 볼 스크루 너트(40; ball screw nut)와, 볼 스크루 너트(40)에 탑재되는 슬라이더(50)를 포함한다.

또한, 소형 직교 로봇(10)은 볼 스크루(30) 및 볼 스크루 너트(40)의 작동에 의한 슬라이더(50) 이동 시 슬라이더(50)가 마찰없이 직선운동을 유지할 수 있게 하는 블럭 볼(60)들을 더 포함한다.

여기서, 블록 볼(60)들은 슬라이더(50)의 일측 및 타측에 상하 2열로 배열되고, 블록 볼(60)들은 누구나 알 수 있듯이 슬라이더(50)의 일측 및 타측 내부에서 슬라이더(50)의 일측 및 타측 외부를 순환할 수 있게 조립되고, 슬라이더(50)의 일측 및 타측 외부를 순환하는 블록 볼(60)들은 베이스(20)의 양 측벽(22)에 내측면 상에 형성된 가이드 홈(24)에 일부가 삽입되어 구름 운동을 한다.

그런데, 전술한 바와 같이 형성된 종래 소형 직교 로봇(10)은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래 소형 직교 로봇(10)은 가이드 홈(24)이 베이스(20)에 일체로 형성되기 때문에 가이드 홈(24) 변형 시 베이스(20) 전체를 교체하여야만 하는 문제점이 있었다.

둘째, 종래 소형 직교 로봇(10)은 볼 스크루(30)의 회전 중심과 가이드 홈(24)에 삽입되어 구름 운동하는 블록 볼(60)들의 회전 중심이 동일 선상에 위치하지 않기 때문에 힘의 분산이 용이하지 못한 문제점이 있었으며, 이에 의해 슬라이더(50) 이동 시 흔들림(rolling)이 발생하는 다른 문제점이 있었다.

셋째, 종래 소형 직교 로봇(10)은 사용 중 블록 볼(60)들에 대한 예압을 조정하지 못하는 문제점이 있었다.

다시 말해, 블록 볼(60)들에 예압은 초기 조립 시 예압 등급에 따라 선택된 블록 볼(60)들의 크기에 의해 결정되는데, 종래 소형 직교 로봇(10)에서는 사용 중 가이드 홈(24) 또는 블록 볼(60)에 마모가 발생하더라도 예압을 조정할 수 없는 문제점이 있었으며, 이에 의해 슬라이더(50)의 직선 이동의 정밀성 및 신뢰도가 떨어지고, 진동 소음이 발생하며, 사용 수명이 단축되는 또 다른 문제점이 있었다.

넷째, 종래 소형 직교 로봇(10)은 블록 볼(60)들에 대한 윤활유의 급유가 슬라이더(50)의 전면 및 후면에 장착되는 앤드 캡(도시되지 않음) 등을 통해 이루어지기 때문에 슬라이더(50)의 부피가 커지는 문제점이 있었으며, 또한 원활유의 급유가 블록 볼(60)에 직접적으로 이루어지지 않고 가이드 홈(24) 측으로 이루어지기 때문에 블록 볼(60)들에 대한 윤활유의 급유가 원활하지 못한 또 다른 문제점이 있었다.

한국등록특허공보 제10-1687800호. 한국등록특허공보 제10-2157493호. 한국등록실용신안공보 제20-0488894호. 한국등록실용신안공보 제20-0488742호.

본 발명(Disclosure)은, 블록 볼들이 접촉해 구름 운동하는 엘엠 레일 및 볼 카트리지가 각각 베이스 및 슬라이더 본체에 탈부착되는 소형 직교 로봇의 제공을 일 목적으로 한다.

본 발명(Disclosure)은, 슬라이더 이동 시 흔들림(rolling)을 최소화할 수 있게 하는 소형 직교 로봇의 제공을 일 목적으로 한다.

본 발명(Disclosure)은, 블록 볼들의 예압을 조정할 수 있게 하는 소형 직교 로봇의 제공을 일 목적으로 한다.

본 발명(Disclosure)은, 슬라이더의 상부면을 통하여 윤활유를 직접 볼 스크루 및 블록 볼들 측으로 급유를 할 수 있게 하는 소형 직교 로봇의 제공을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따르면 볼 스크루와, 상기 볼 스크루의 회전에 따라 상기 볼 스크류의 축 방향으로 변위되는 볼 스크루 너트와, 상기 볼 스크루 너트에 탑재되어 변위 방형으로 직선 왕복 이동하는 슬라이더 및 상기 볼 스크루, 상기 볼 스크루 너트 및 상기 슬라이더를 지지하는 베이스를 가지는 소형 직교 로봇에 있어서, 상기 베이스는, 상기 변위 방향을 따라 연장되는 기저부; 상기 기저부의 양측에 일체로 형성되는 측벽부;들 및 상기 기저부의 상부면과 각각의 상기 측벽부의 내측면 사이에 일체로 형성되는 레일 시트부;들을 포함하되, 상기 레일 시트부들은 상기 변위 방향을 따라 연장되게 형성되며, 상기 레일 시트부들의 상부면에는 상기 슬라이더의 양측을 직선 왕복 이동 가능하게 지지하는 엘엠 레일들이 볼트를 매개로 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 서로 마주하는 상기 엘엠 레일들의 내측면 상에는 상기 변위 방향을 따라 전동홈이 형성되되, 상기 전동홈은 상기 슬라이더의 볼 가이드 유닛의 블록 볼들의 상부 및 하부 측이 45도의 접촉각을 이루면 접할 수 있게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 상기 레일 시트부들의 상부면은 각각의 상기 측벽부들의 상부면 보다 낮게 형성되고, 어느 하나의 상기 측벽부에는 예압 조절볼트가 체결되는 예압 조절공들이 형성되되, 상기 예압 조절공들은 각각의 상기 레일 시트부들에 설치된 상기 엘엠 레일들의 외측면과 마주하도록 상기 측벽부의 외측에서 내측으로 관통하여 형성되고 동시에 상기 변위 방향을 따라 이격되게 형성되며, 상기 예압 조절공의 내주면 상에는 상기 예압 조절볼트가 상기 엘엠 레일의 외측면을 가압 및 감압할 수 있게 상기 예압 조절볼트의 수나사가 맞물리는 암나사가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 상기 슬라이더는, 상기 기저부와 상기 측벽부들이 형성하는 상기 베이스의 내부 공간에 배치되는 슬라이더 본체; 및 상기 슬라이더 본체의 양측에 탈부착 가능하게 설치되며, 상기 슬라이더 본체를 상기 엘엠 레일들에 슬라이딩 가능하게 지지시키는 볼 가이드 유닛;들을 포함하되, 상기 슬라이더 본체에는 상기 볼 스크류 너트가 고정 설치되는 볼 스크루 너트 설치공이 상기 변위 방향을 따라 관통 형성되고, 상기 슬라이더 본체의 상부에는 상기 측벽부들의 상부를 통해 상기 베이스의 내부 공간 외측으로 연장되는 테이블이 일체로 형성되며, 상기 볼 가이드 유닛은, 상기 엘엠 레일들의 전동홈에 접하여 구르는 다수의 블록 볼;들 및 상기 블록 볼들을 순환 가능하게 지지하는 볼 카트리지;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 상기 슬라이더는, 상기 볼 카트리지는, 상기 슬라이더 본체의 길이 방향을 따라 연장되는 육면체 형상으로 제공되되 볼트를 매개로 상기 슬라이더 본체의 양측에 설치되는 카트리지 본체; 및 상기 카트리지본체의 양단에 설치되는 앤드 캡;을 포함하되, 상기 카트리지 본체의 내부에는 상기 카트리지 본체의 길이 방향을 따라 관통된 볼 순환공이 형성되고, 상기 엘엠 레일의 전동홈과 마주하는 상기 카트리지 본체의 외측면에는 카트리지 본체의 길이 방향을 따라 연장된 오목한 볼 순환홈이 형성되며, 상기 볼 순환공의 일단 및 타단 측으로는 원통형상의 볼 가이드가 각각 삽입되되 상기 볼 순환공의 일단 및 타단 외측으로 노출된 각각의 상기 볼 가이드에는 상기 볼 순환공과 상기 볼 순환홈을 부드럽게 연결하는 브릿지가 형성되고, 상기 앤드 캡들은 볼트를 매개로 상기 카트리지 본체의 양단에 고정 설치되되, 상기 카트리지 본체의 일단 및 타단과 마주하는 각각의 상기 앤드 캡의 내측면에는 마주하는 상기 볼 가이드의 상기 브릿지들과의 사이에 상기 볼들이 지나는 통로를 형성하는 브릿지 홈이 형성되고, 상기 앤드 캡들에는 상기 볼 순환홈을 지나는 상기 블록 볼들의 이탈을 방지하도록 상기 볼 순환홈의 길이 방향을 따라 연장되는 리테이너의 양단부가 고정 설치될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 상기 카트리지 본체들은 상기 볼 순환공 및 볼 순환홈 중심이 상기 볼 스크루의 회전 중심과 동일 선상에 위치되도록 상기 슬라이더 본체의 양측면에 설치될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 상기 슬라이더는, 상기 볼 스크루 및 각각의 상기 볼 가이드 유닛을 순환하는 상기 볼들 측으로 윤활유를 직접 금유할 수 있게 하는 급유 관로;를 더 포함하되, 상기 급유 관로는, 상기 테이블의 일측에서부터 상기 테이블의 폭 방향을 따라 상기 테이블의 타측을 관통하는 메인 급유로; 상기 메인 급유로를 통해 급유되는 윤활유를 상기 볼 스크루 측으로 급유되게 하는 제 1 분기 급유로; 상기 메인 급유로를 통해 급유되는 윤활유를 각각 상기 슬라이더 본체의 일측 및 타측에 설치된 상기 볼 카트리지를 순환하는 상기 블록 볼들 측으로 급유하는 제 2 및 제 3 분기 급유로;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 상기 테이블의 일측 및 타측으로 노출된 상기 메인 급유로의 일단 및 타단에는 역류 방지 기능을 가지는 니플이 각각 장착될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 상기 제 1 분기 급유로는, 상기 테이블의 상부면에서부터 상기 메인 급유로를 수직으로 지나 상기 볼 스크루 너트의 상부 측으로 연장되고, 상기 볼 스크루 너트는 상기 제 1 분기 급유로를 통해 급유되는 윤활유를 상기 볼 스크루 측으로 안내하는 제 1 급유공이 형성되며, 상기 테이블의 상부면으로 노출된 상기 제 1 분기 급유로의 시작단 측은 제 1 누유방지볼트에 의해 차단될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 소형 직교 로봇에서, 상기 제 2 및 제 3 분기 급유로는, 상기 테이블의 상부면에서부터 상기 메인 급유로를 수직으로 지나 각각 상기 슬라이더 본체의 일측 및 타측에 설치된 상기 카트리지 본체의 내측면 측과 마주하게 연장되고, 상기 제 2 및 제 3 분기 급유로의 연장단 측에는 각각 인접 설치되는 상기 카트리지 본체 측으로 연장된 제 2 및 제 3 급유공이 형성되고, 각각의 상기 카트리지 본체에는 상기 제 2 및 제 3 급유공과 연결되는 제 4 및 제 5 급유공이 형성되며, 각각의 상기 카트리지 본체의 상기 볼 순환공에 삽입된 상기 볼 가이드에는 각각 상기 제 4 및 제 5 급유공과 연결되는 절개공이 형성되며, 상기 테이블의 상부면으로 노출된 상기 제 2 및 제 3 분기 급유로의 시작단 측은 각각 제 2 및 제 3 누유방지볼트에 의해 차단될 수 있다.

본 발명에 의하면, 엘엠 레일 및 볼 카트리지가 각각 베이스 및 슬라이더 본체에 탈부착 가능하게 설치되기 때문에 엘엠 레일 및 블록 볼들이 변형되더라도 장비 전체를 교체하지 않아도 되며, 이에 의해 유지보수 비용을 절감할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 볼 스크루의 회전 중심과 전동홈에 접해 구름 운동하는 블록 볼들의 회전 중심이 동일 선상에 위치되기 때문에 힘의 분산이 원활하고, 그로 인해 슬라이더 이동 시 흔들림(rolling)을 최소화할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 사용 중 블록 볼들의 예압을 용이하게 조정할 수 있기 때문 슬라이더의 직선 이동의 정밀성 및 신뢰도를 유지 및 높일 수 있게 하며, 사용 수명을 연장할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 볼 스크루 및 블록 볼들에 직접적으로 윤활유를 급유를 할 수 있기 때문에 볼 스크루 및 블록 볼들의 마모를 현저히 방지할 수 있을 뿐만 아니라 윤활유가 슬라이더의 측면을 통해 급유되기 때문에 슬라이더를 콤팩트하게 구성할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래 소형 직교 로봇의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 소형 직교 로봇을 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 도시된 확대 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 슬라이더를 분해하여 나타낸 분해 사시도.
도 5는 도 3의 선 B-B를 따라 도시된 확대 단면도.

이하, 본 발명에 따른 소형 직교 로봇을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

첨부된 도면 중에서, 도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 소형 직교 로봇을 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 소형 직교 로봇(100)은 볼 스크루(130) 및 볼 스크루 너트(132)와, 볼 스크루(130) 및 볼 스크루 너트(132)의 작동에 의해 변위 방향(X)을 따라 직선 왕복 이동하는 슬라이더(140) 및 볼 스크루(130) 및 볼 스크루 너트(132)와 슬라이더(140)를 지지하는 베이스(110)를 포함한다.

먼저, 베이스(110)는 변위 방향(X)을 따라 연장되는 기저부(112)와, 변위 방향(X)을 따라 연장되도록 기저부(112)의 양측에 일체로 형성되는 측벽부(114)를 포함한다.

즉, 기저부(112)와 측벽부(114)들로 이루어진 베이스(110)는 대략 "∪"자 형상의 단면을 가지도록 형성되며, 기저부(112)의 상부면과 측벽부(114)들의 내부로는 볼 스크루(130) 및 볼 스크루 너트(132)와 슬라이더(140)가 설치되는 공간이 마련된다.

그리고 베이스(110)는 기저부(112)의 상부면과 각각의 측벽부(114)의 내측면 사이에 일체로 형성되는 레일 시트부(116)들을 더 포함한다.

레일 시트부(116)들은 기저부(112) 및 측벽부(114)들과 마찬가지로 변위 방향(X)을 따라 연장되게 형성되며, 레일 시트부(116)들의 상부면은 도시된 바와 같이 각각의 측벽부(114)들의 상부면 보다 낮게 형성된다.

이때, 레일 시트부(116)들의 상부면 상에는 슬라이더(140)의 양측을 직선 왕복 이동 가능하게 지지하는 엘엠 레일(118)들이 통상의 볼트(bolt)를 매개로 탈부착 가능하게 설치되고, 서로 마주하는 엘엠 레일(118)들의 내측면 상에는 엘엠 레일(118)들의 길이 방향, 즉 변위 방향을 따라 전동홈(120)이 형성된다.

여기서, 전동홈(120)은 후술하는 볼 가이드 유닛(150)의 블록 볼(152)들의 상부 및 하부 측이 45도의 접촉각을 이루면 접할 수 있게 형성된다.

한편, 어느 하나의 측벽부(114)에는 예압 조절볼트(124)가 체결되는 예압 조절공(122)들이 형성된다.

예압 조절공(122)들은 각각의 레일 시트부(116)들에 설치된 엘엠 레일(118)들의 외측면과 마주하도록 측벽부(114)의 외측에서 내측으로 관통하여 형성되고 동시에 변위 방향(X)을 따라 소정의 간격으로 이격되게 형성된다.

그리고 예압 조절공(122)의 내주면 상에는 누구나 알 수 있듯이 예압 조절볼트(124)의 수나사가 맞물리는 암나사가 형성된다.

즉, 예압 조절공(122)들에 체결되는 예압 조절볼트(124)들은 엘엠 레일(118)의 외측면을 가압 또는 감압해 엘엠 레일(118)의 전동홈(120)에 접하는 블록 볼(152)들의 예압을 용이하게 조정할 수 있게 한다.

일례로, 엘엠 레일(118)의 전동홈(120)에 접하는 블록 볼(152)들의 예압은 엘엠 레일(118)을 레일 시트부(116)들에 고정시키는 볼트들을 조금 풀어낸 상태 하에서 예압 조절볼트(124)를 이용해 엘엠 레일(118)의 외측면을 가압 또는 감압함으로써 이루어지며, 블록 볼(152)들에 대한 예압 조정이 이루어지면 블록 볼(152)들의 예압 조정을 위해 풀어 놓았던 볼트들을 완전하게 체결시켜 엘엠 레일(118)을 레일 시트부(116)에 다시 고정시킨다.

볼 스크루(130)는 기저부(112)와 측벽부(114)들이 형성하는 베이스(110)의 내부 공간에 배치되며 도시된 바와 같이 변위 방향(X)을 따라 연장되게 형성된다.

이때, 볼 스크루(130)에는 볼 스크루(130)의 회전에 따라 볼 스크루(130)의 축 방향으로 변위되는 볼 스크루 너트(132)가 체결되고, 볼 스크루(130)의 양단 측은 베이스(110)의 일단 및 타단을 설치된 베어링 하우징(126, 128)에 회전 가능하게 지지된다.

그리고 베어링 하우징(126)에 회전 가능하게 지지된 볼 스크루(130)의 일단 측은 통상의 커플링(134)을 매개로 서보 모터(136)에 연결된다.

이렇게 베이스(110)에 지지된 볼 스크루(130) 및 볼 스크루(132)에 체결된 볼 스크루 너트(132)는 서보 모터(136)에서 발생하는 회전 토크를 직선운동으로 변환시켜 슬라이더(140)가 엘엠 레일(118)을 따라 직선 왕복 운동하게 한다.

여기서, 서보 모터(136)의 회전 토크를 직선운동으로 변환시키는 볼 스크루(130)와 볼 스크루 너트(132)의 구성은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

슬라이더(140)는 기저부(112)와 측벽부(114)들이 형성하는 베이스(110)의 내부 공간에 배치되는 슬라이더 본체(142)와, 슬라이더 본체(142)를 엘엠 레일(118)들에 슬라이딩 가능하게 지지시키는 볼 가이드 유닛(150)들을 포함한다.

슬라이더 본체(142)는 도시된 바와 같이 대략 직육면체 형상으로 제공되며, 슬라이더 본체(142)에는 볼 스크루 너트(132)가 고정 설치되는 볼 스크루 너트 설치공(144)이 변위 방향(X)을 따라 관통 형성된다.

그리고 슬라이더 본체(142)의 상부에는 측벽부(114)들의 상부를 통해 베이스(110)의 내부 공간 외측으로 연장되는 테이블(146)이 일체로 형성되는데, 테이블(146)에는 워크(work) 등을 장착할 수 있도록 다수의 장착공(148)들이 형성된다.

여기서, 볼 스크루 너트 설치공(144)과 볼 스크루 너트(132)의 연결 관계는 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 볼 가이드 유닛(150)은 도시된 바와 같이 슬라이더 본체(142)의 양측에 탈부착 가능하게 설치된다.

볼 가이드 유닛(150)은 엘엠 레일(118)들의 전동홈(120)에 접하여 구르는 다수의 블록 볼(152)과, 블록 볼(152)들을 순환 가능하게 지지하는 볼 카트리지(154)를 포함한다.

볼 카트리지(154)는 통상의 볼트(bolt)를 매개로 각각 슬라이더 본체(142)의 일측 및 타측에 탈부착 가능하게 설치되는 카트리지 본체(156)들과, 카트리지 본체(156)들의 양단에 설치되는 앤드 캡(166)들을 포함한다.

카트리지 본체(156)들은 도시된 바와 같이 슬라이더 본체(142)의 길이 방향을 따라 연장된 대략 육면체 형상으로 제공되되, 카트리지 본체(156)의 내부에는 카트리지 본체(156)의 길이 방향을 따라 관통된 볼 순환공(158)이 형성되고, 엘엠 레일(118)의 전동홈(120)과 마주하는 카트리지 본체(156)의 외측면에는 카트리지 본체(156)의 길이 방향을 따라 연장된 오목한 볼 순환홈(160)이 형성된다.

이때, 카트리지 본체(156)들은 슬라이더(140) 이동 시 흔들림(rolling)이 발생하지 않도록 볼 순환공(158) 및 볼 순환홈(160)의 중심이 볼 스크루(130)의 회전 중심과 동일 선상에 위치되도록 슬라이더 본체(142)의 양측면에 설치된다.

그리고 볼 순환공(158)의 일단 및 타단 측으로는 원통형상의 볼 가이드(162)가 각각 삽입되는데, 볼 순환공(158)의 일단 및 타단 외측으로 노출된 각각의 볼 가이드(162)에는 볼 순환공(158)과 볼 순환홈(160)을 부드럽게 연결하는 브릿지(164)가 형성된다.

앤드 캡(166)들은 통상의 볼트(bolt)를 매개로 카트리지 본체(156)의 양단에 고정 설치되며, 볼 가이드(162)들도 앤드 캡(166)들과 함께 카트리지 본체(156)의 양단에 고정 설치된다.

이때, 카트리지 본체(156)의 일단 및 타단과 마주하는 각각의 앤드 캡(166)의 내측면에는 볼 가이드(162)들의 브릿지(164)와 마찬가지로 볼 순환공(158)과 볼 순환홈(160)을 부드럽게 연결하는 브릿지 홈(168)이 형성된다.

이렇게 형성된 앤드 캡(166)들의 브릿지 홈(168)들은 마주하는 볼 가이드(162)의 브릿지(164)들과의 사이에 블록 볼(152)들이 지나는 하나의 통로를 형성한다.

그리고 앤드 캡(166)들에는 볼 순환홈(160)을 지나는 블록 볼(152)들의 이탈을 방지하도록 볼 순환홈(160)의 길이 방향을 따라 연장되는 리테이너(170)의 양단부가 고정 설치된다.

여기서, 리테이너(170)에 지지되면서 볼 순환홈(160)을 지나는 블록 볼(152)들은 엘엠 레일(118)들의 전동홈(120)의 상부 및 하부 측에 45ㅀ의 접촉각을 이루도록 접하면서 구르며, 블록 볼(152)들이 볼 카트리지(154)를 순환하는 것은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 슬라이더(140)는 볼 스크루(130) 및 각각의 볼 가이드 유닛(150)을 순환하는 블록 볼(152)들 측으로 윤활유를 직접적으로 급유할 수 있게 하는 급유 관로(172)를 더 포함한다.

급유 관로(172)는 메인 급유로(174)와, 메인 급유로(174)에서 분기되는 제 1, 제 2 및 제 3 분기 급유로(178, 184a, 184b)를 포함한다.

메인 급유로(174)는 도시된 바와 같이 테이블(146)의 일측에서부터 테이블(146)의 폭 방향을 따라 테이블(146)의 내부로 수평하게 연장되되 테이블(146)의 타측을 관통하여 형성된다.

그리고 테이블(146)의 일측 및 타측으로 노출된 메인 급유로(174)의 일단 및 타단에는 통상의 니플(176)이 각각 장착된다.

이때, 니플(176)들은 윤활유의 주입은 가능하게 하면서 주입된 윤활유의 역류는 방지하는, 즉 역류 방지 기능을 가지는 통상의 니플 일 수 있다.

즉, 메인 급유로(174)는 테이블(146)의 일측 또는 타측을 통해 윤활유의 급유가 가능하게 한다.

일례로, 메인 급유로(174)는 본 발명에 따른 소형 직교 로봇(100)의 설치 환경에 따라 테이블(146)의 일측에 장착된 니플(176)이 구조물에 의해 차단된 경우 테이블(146)의 타측에 장착된 니플(176)을 통해 윤활유를 급유할 수 있게 하며, 반대로 테이블(146)의 타측에 장착된 니플(176)이 구조물에 이해 차단된 경우 테이블(146)의 일측에 장착된 니플(176)을 통해 윤활유를 급유할 수 있게 한다.

한편, 제 1 분기 급유로(178)는 메인 급유로(174)를 통해 급유되는 윤활유를 볼 스크루(130) 측으로 급유되게 하며, 제 2 및 제 3 분기 급유로(184a, 184b)는 메인 급유로(174)를 통해 급유되는 윤활유를 각각 슬라이더 본체(142)의 일측 및 타측에 설치된 볼 카트리지(154)를 순환하는 블록 볼(152)들 측으로 급유되게 한다.

이를 위해서, 제 1 분기 급유로(178)는 테이블(146)의 상부면에서부터 메인 급유로(174)를 수직으로 지나 볼 스크루 너트(132)의 상부 측으로 연장되는데, 볼 스크루 너트(132)에는 제 1 분기 급유로(178)를 통해 급유되는 윤활유를 볼 스크루(130) 측으로 안내하는 제 1 급유공(180)이 형성된다.

그리고 테이블(146)의 상부면으로 노출된 제 1 분기 급유로(178)의 시작단 측은 도시된 바와 같이 제 1 분기 급유로(178)의 시작단 측에 체결되는 제 1 누유방지볼트(182)에 의해 차단된다.

제 2 및 제 3 분기 급유로(184a, 184b)는 제 1 분기 급유로(178)와 마찬가지로 테이블(146)의 상부면에서부터 메인 급유로(174)를 수직으로 지나 각각 슬라이더 본체(142)의 일측 및 타측에 설치된 볼 카트리지(154)의 카트리지 본체(156) 내측면 측과 마주하게 연장된다.

이때, 제 2 및 제 3 분기 급유로(184a, 184b)의 연장단 측에는 각각 인접 설치되는 카트리지 본체(156) 측으로 연장된 제 2 및 제 3 급유공(186a, 186b)이 형성되고, 각각의 카트리지 본체(156)에는 제 2 및 제 3 급유공(186a, 186b)과 연결되는 제 4 및 제 5 급유공(188a, 188b)이 형성되며, 각각의 카트리지 본체(156)의 볼 순환공(158)에 삽입된 볼 가이드(162)에는 각각 제 4 및 제 5 급유공(188a, 188b)과 연결되는 절개공(190a, 190b)이 형성된다.

그리고 테이블(146)의 상부면으로 노출된 제 2 및 제 3 분기 급유로(184a, 184b)의 시작단 측은 제 1 분기 급유로(178)와 마찬가지로 도시된 바와 같이 제 2 및 제 3 분기 급유로(184a, 184b)의 시작단 측에 체결되는 제 2 및 제 3 누유방지볼트(192a, 192b)에 의해 차단된다.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 소형 직교 로봇(100)은 엘엠 레일(118) 및 볼 카트리지(154)가 각각 베이스(110) 및 슬라이더 본체(142)에 탈부착 가능하게 설치되기 때문에 엘엠 레일(118) 및 볼(152)들이 변형되더라도 장비 전체를 교체하지 않아도 되며, 이에 의해 유지보수 비용을 절감할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 소형 직교 로봇(100)은 볼 스크루(130)의 회전 중심과 전동홈(120)에 접해 구름 운동하는 블록 볼(152)들의 회전 중심이 동일 선상에 위치되기 때문에 힘의 분산이 원활하고, 그로 인해 슬라이더(140) 이동 시 흔들림(rolling)을 최소화할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 소형 직교 로봇(100)은 사용 중 블록 볼(152)들의 예압을 용이하게 조정할 수 있기 때문 슬라이더(140)의 직선 이동의 정밀성 및 신뢰도를 유지 및 높일 수 있게 하며, 사용 수명을 연장할 수 있게 한다.

게다가, 본 발명에 따른 소형 직교 로봇(100)은 볼 스크루(130) 및 블록 볼(152)들에 직접적으로 윤활유를 급유를 할 수 있기 때문에 볼 스크루(130) 및 블록 볼(152)들의 마모를 현저히 방지할 수 있을 뿐만 아니라 윤활유가 슬라이더(140)의 측면을 통해 급유되기 때문에 슬라이더(150)를 콤팩트하게 구성할 수 있게 한다.

Claims (10)

1. 볼 스크루와, 상기 볼 스크루의 회전에 따라 상기 볼 스크류의 축 방향으로 변위되는 볼 스크루 너트와, 상기 볼 스크루 너트에 탑재되어 변위 방형으로 직선 왕복 이동하는 슬라이더 및 상기 볼 스크루, 상기 볼 스크루 너트 및 상기 슬라이더를 지지하는 베이스를 가지는 소형 직교 로봇에 있어서,
   상기 베이스는, 상기 변위 방향을 따라 연장되는 기저부와, 상기 기저부의 양측에 일체로 형성되는 측벽부들 및 상기 기저부의 상부면과 각각의 상기 측벽부의 내측면 사이에 일체로 형성되는 레일 시트부들을 포함하되,
   상기 레일 시트부들은 상기 변위 방향을 따라 연장되게 형성되며, 상기 레일 시트부들의 상부면에는 상기 슬라이더의 양측을 직선 왕복 이동 가능하게 지지하는 엘엠 레일들이 볼트를 매개로 탈부착 가능하게 설치되고, 어느 하나의 상기 측벽부에는 상기 엘엠 레일의 외측면을 가압 또는 감압해 상기 엘엠 레일의 전동홈에 접하는 블록 볼들의 예압을 조정하는 예압 조절볼트들이 체결되는 예압 조절공들이 형성되며,
   상기 슬라이더는, 상기 기저부와 상기 측벽부들이 형성하는 상기 베이스의 내부 공간에 배치되는 슬라이더 본체 및 상기 슬라이더 본체의 양측에 탈부착 가능하게 설치되며, 상기 슬라이더 본체를 상기 엘엠 레일들에 슬라이딩 가능하게 지지시키는 볼 가이드 유닛;들을 포함하되,
   상기 슬라이더 본체에는 상기 볼 스크류 너트가 고정 설치되는 볼 스크루 너트 설치공이 상기 변위 방향을 따라 관통 형성되고, 상기 슬라이더 본체의 상부에는 상기 측벽부들의 상부를 통해 상기 베이스의 내부 공간 외측으로 연장되는 테이블이 일체로 형성되며,
   상기 볼 가이드 유닛은, 상기 전동홈에 접하여 구르는 다수의 상기 블록 볼;들 및 상기 블록 볼들을 순환 가능하게 지지하는 볼 카트리지;를 포함하되,
   상기 블록 볼들을 순환 가능하게 지지하는 상기 볼 카트리지의 볼 순환공 및 볼 순환홈 중심이 상기 볼 스크루의 회전 중심과 동일 선상에 위치되고,
   상기 볼 카트리지는, 상기 슬라이더 본체의 길이 방향을 따라 연장되는 육면체 형상으로 제공되되 볼트를 매개로 상기 슬라이더 본체의 양측에 설치되는 카트리지 본체; 및 상기 카트리지본체의 양단에 설치되는 앤드 캡;을 포함하되,
   상기 카트리지 본체의 내부에는 상기 카트리지 본체의 길이 방향을 따라 관통된 상기 볼 순환공이 형성되고, 상기 엘엠 레일의 상기 전동홈과 마주하는 상기 카트리지 본체의 외측면에는 상기 카트리지 본체의 길이 방향을 따라 연장된 오목한 상기 볼 순환홈이 형성되며, 상기 볼 순환공의 일단 및 타단 측으로는 원통형상의 볼 가이드가 각각 삽입되되 상기 볼 순환공의 일단 및 타단 외측으로 노출된 각각의 상기 볼 가이드에는 상기 볼 순환공과 상기 볼 순환홈을 부드럽게 연결하는 브릿지가 형성되고, 상기 앤드 캡들은 볼트를 매개로 상기 카트리지 본체의 양단에 고정 설치되되, 상기 카트리지 본체의 일단 및 타단과 마주하는 각각의 상기 앤드 캡의 내측면에는 마주하는 상기 볼 가이드의 상기 브릿지들과의 사이에 상기 블록 볼들이 지나는 통로를 형성하는 브릿지 홈이 형성되고, 상기 앤드 캡들에는 상기 볼 순환홈을 지나는 상기 블록 볼들의 이탈을 방지하도록 상기 볼 순환홈의 길이 방향을 따라 연장되는 리테이너의 양단부가 고정 설치되며,
   상기 슬라이더는, 상기 볼 스크루 및 각각의 상기 볼 가이드 유닛을 순환하는 상기 블록 볼들 측으로 윤활유를 직접 급유할 수 있게 하는 급유 관로를 더 포함하고,
   상기 급유 관로는, 상기 테이블의 일측에서부터 상기 테이블의 폭 방향을 따라 상기 테이블의 타측을 관통하는 메인 급유로와, 상기 메인 급유로를 통해 급유되는 윤활유를 상기 볼 스크루 측으로 급유되게 하는 제 1 분기 급유로 및 상기 메인 급유로를 통해 급유되는 윤활유를 각각 상기 슬라이더 본체의 일측 및 타측에 설치된 상기 볼 카트리지를 순환하는 상기 블록 볼들 측으로 급유하는 제 2 및 제 3 분기 급유로;를 포함하되,
   상기 테이블의 일측 및 타측으로 노출된 상기 메인 급유로의 일단 및 타단에는 역류 방지 기능을 가지는 니플이 각각 장착되며,
   상기 제 1 분기 급유로는, 상기 테이블의 상부면에서부터 상기 메인 급유로를 수직으로 지나 상기 볼 스크루 너트의 상부 측으로 연장되고, 상기 볼 스크루 너트는 상기 제 1 분기 급유로를 통해 급유되는 윤활유를 상기 볼 스크루 측으로 안내하는 제 1 급유공이 형성되며, 상기 테이블의 상부면으로 노출된 상기 제 1 분기 급유로의 시작단 측은 제 1 누유방지볼트에 의해 차단되고,
   상기 제 2 및 제 3 분기 급유로는, 상기 테이블의 상부면에서부터 상기 메인 급유로를 수직으로 지나 각각 상기 슬라이더 본체의 일측 및 타측에 설치된 상기 카트리지 본체의 내측면 측과 마주하게 연장되고, 상기 제 2 및 제 3 분기 급유로의 연장단 측에는 각각 인접 설치되는 상기 카트리지 본체 측으로 연장된 제 2 및 제 3 급유공이 형성되고, 각각의 상기 카트리지 본체에는 상기 제 2 및 제 3 급유공과 연결되는 제 4 및 제 5 급유공이 형성되며, 각각의 상기 카트리지 본체의 상기 볼 순환공에 삽입된 상기 볼 가이드에는 각각 상기 제 4 및 제 5 급유공과 연결되는 절개공이 형성되며, 상기 테이블의 상부면으로 노출된 상기 제 2 및 제 3 분기 급유로의 시작단 측은 각각 제 2 및 제 3 누유방지볼트에 의해 차단되는 소형 직교 로봇.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   서로 마주하는 상기 엘엠 레일들의 내측면 상에는 상기 변위 방향을 따라 상기 전동홈이 형성되되,
   상기 전동홈은 상기 볼 가이드 유닛의 상기 블록 볼들의 상부 및 하부 측이 45도의 접촉각을 이루면 접할 수 있게 형성되는 소형 직교 로봇.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 레일 시트부들의 상부면은 각각의 상기 측벽부들의 상부면 보다 낮게 형성되고,
   상기 예압 조절공들은 각각의 상기 레일 시트부들에 설치된 상기 엘엠 레일들의 외측면과 마주하도록 상기 측벽부의 외측에서 내측으로 관통하여 형성되고 동시에 상기 변위 방향을 따라 이격되게 형성되며,
   상기 예압 조절공의 내주면 상에는 상기 예압 조절볼트의 수나사가 맞물리는 암나사가 형성되는 소형 직교 로봇.
   
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