KR20030075733A - 기계식 6자유도 소형 카트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테이블에 올려지는 대상물을 3차원 공간의 원하는 어느 한 위치에 정확히 위치시킬 수 있도록 하는 기계식 6자유도 소형 카트에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 몸체의 양측에서 가이드레일과 LM가이드가 조립되어 좌우이송축을 회전시킴에 따라서 하판을 좌우로 이송시키는 좌우이송장치와,

상기 하판의 상측에 설치되는 전후이송너트의 회전에 따라서 가이드레일에 설치된 LM가이드가 중판을 전후로 이송시키는 전후이송장치와,

상기 중판에 직립되게 설치되는 상하이송축의 하측에서 피니언기어와 랙기어가 조립되며 상하이송축에 연결된 상하이송너트의 연결구를 통하여 안내축과 가이드축을 통하여 고정판을 상하로 이송시키는 상하이송장치와,

상기 고정판의 돌출판에 설치된 베벨기어의 동력이 평기어를 통하여 테이블 기어에 연결되어 베어링에 지지되는 테이블을 회전시키는 테이블회전장치로 설치되어 6자유도를 가짐으로써 대상물을 3차원 공간의 어느 한 위치로 정확하게 이송할 수 있도록 하는 것이다.

Description

기계식 6자유도 소형 카트{6 Degree of Freedom Mechanical Small Cart}

본 발명은 테이블에 올려지는 대상물을 3차원 공간의 원하는 어느 한 위치에 정확히 위치시킬 수 있도록 하는 기계식 6자유도 소형 카트에 관한 것이다.

종래 제안된 기술내용은 국내 특허공개번호 2001-16682호(2001. 3. 5. 공개)에 의하면 공간상에서 6 자유도를 만들어 내는 장치들은 대량 생산, 작업 환경 개선의 큰 조류에 주축을 이루었다.

수평, 수직 다관절 로봇을 비롯하여 리니어 모션의 조합에 의해 6 자유도를 만들어 내는 스튜어트 플랫폼등 그동안 다양한 방법으로 구현되어 왔다.

현재 거의 대부분의 다자유도 기기들은 회전 관절에 대해서는 AC/DC 서보 모터, 수평 관절에 대해서는 리니어 모터, 대용량의 경우에는 유압 서보 시스템 등이 사용되고 있으며 이러한 각 자유도 운동의 조합으로 종단에 가서 다자유도를 만들어 내고 있다. 그러나 동력원 자체는 큰 토크를 내기 위해 감속기를 사용하고 있고 동력의 전달은 연속된 링크를 사용하는 등 정밀 위치 기기로서는 그 구현에 한계를 나타냈다.

그러나 이러한 종래의 기술내용들은 모두 운동을 반복하면서 정해진 명령을 수행하는 과정을 제공하므로 기계적인 방법으로 대상물을 3차원적으로 정확한 위치에 위치시키기 위해 기계적인 방법을 이용하여 6자유도의 이송능력을 갖는 장치는 제안되지 않고 있다.

본 발명은 기계적인 방법을 이용하여 대상물을 3차원 공간의 어느 한 위치에 정확히 위치시킬 수 있도록 하는 6자유도 이송능력을 갖는 소형 카트를 제공하는 것이다.

본 발명은 원하는 위치로 간편하게 이송시킬 수 있도록 하며, 설치위치에서 높이의 조절이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명은 몸체에 가로방향으로 설치되는 좌우이송축이 하판에 돌출된 좌우이송너트를 관통하여 하판을 좌우로 이송시키며 하판의 양측에서 본체에 설치된 가이드 레일에 LM가이드가 연결되어 하판의 좌우이송을 안내하는 좌우이송장치와,

상기 좌우이송장치와 교차되게 하판에 설치되는 전후이송축이 중판에 연결된전후이송너트를 관통하여 중판을 전후로 이송시키며 하판의 상측에 설치된 가이드 레일에 중판의 하측에 고정된 LM가이드가 연결되어 중판의 전후이송을 안내하는 전후이송장치와,

상기 중판의 중앙에 상하이송스크류를 직립되게 설치하고 하측에 피니언기어를 설치하여 일측에서 랙기어가 형성된 상하이송축과 연결되어 상하이송스크류를 회전시키며 상하이송스크류의 외측으로 상하이송너트를 연결구로 안내축에 연결하여 안내축과 상측에서 가이드축이 상판에 연결되어 테이블의 상하이송을 안내하는 상하이송장치와,

상기 테이블의 하측에서 고정판에 베어링으로 지지되는 테이블 기어의 일측에서 평기어로 연결되며 하측에서 베벨기어로 핸들과 연결되어 테이블을 회전시키는 테이블회전장치로 구성되어 6자유도의 이송능력을 갖도록 함을 특징으로 하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 일실시예를 보인 평면도

도 2 는 본 발명의 일실시예를 보인 정면도

도 3 은 본 발명의 일실시예를 보인 측면도

도 4 는 본 발명중 LM가이드와 위치고정대의 설치상태도

도 5 는 본 발명중 가이드레일의 설치상태와 상하이송장치의 설치상태도

도 6 은 본 발명중 상하이송장치의 작동상태 단면도

도 7 은 본 발명중 상하이송장치와 테이블회전장치의 작동상태 단면도

도 8 은 본 발명중 테이블회전장치의 설치상태 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 좌우이송장치2 : 전후이송장치

3 : 상하이송장치4 : 테이블회전장치

5 : 몸체6 : 고정판

7 : 상판7' : 연결기둥

10 : 좌우이송축11 : 좌우이송 너트

12 : 하판13, 24 : 가이드레일

14, 25 : LM가이드15 : 바퀴

16 : 위치고정대21 : 전후이송축

22 : 전후이송 너트23 : 중판

31 : 상하이송축32 : 랙기어

33 : 피니언기어34 : 상하이송스크류

35 : 상하이송너트36 : 연결구

37 : 안내축38 : 가이드축

41 : 베벨기어42 : 평기어

43 : 테이블 기어44 : 베어링

45 : 테이블46 : 안내축

47 : 돌출판

본 발명은 일정한 위치에 설치되는 몸체(5)의 상측에서 하판(12)을 좌우로 이송시키는 좌우이송장치(1)와,

상기 하판(12)의 상측으로 중판(23)을 설치하여 전후로 이송시키는 전후이송장치(2)와,

상기 중판(23)의 중앙에서 상측으로 설치되어 테이블(45)을 상하로 이송시키는 상하이송장치(3)와,

상기 테이블(45)의 하측으로 설치되어 기어조합에 의하여 테이블(45)을 원하는 방향으로 회전시키는 테이블회전장치(4)로 구성되는 것이다.

상기 좌우이송장치(1)는 사방으로 바퀴(15)가 설치되어 원하는 위치로 이송이 가능한 몸체(5)의 내부에 양측으로 가이드 레일(13)을 설치한다.

가이드 레일(13)에는 하판(12)에 연결된 LM가이드(14)가 양측에서 안정되게 조립되어 있으며, 핸들(18)의 일측으로 좌우이송축(10)이 중앙에 설치되어 있다.

좌우이송축(10)의 일부분에는 하판(12)에 연결되는 좌우이송너트(11)가 조립되어 하판(12)의 좌우이송을 안내하는 것이다.

상기 전후이송장치(2)는 하판(12)의 상측에서 한쪽으로 치우쳐서 전후이송축(21)이 설치되며, 전후이송축(21)의 중앙에는 중판(23)에 연결되는 전후이송너트(22)가 연결되어 있다.

하판(12)의 양측에는 가이드레일(24)이 설치되어 있고, 중판(23)의 하측에는 LM가이드(25)가 가이드레일(24)과 연결되어 중판(23)의 전후이송을 안내하는 것이다.

상기 상하이송장치(3)는 중판(23)의 중앙에서 상하이송스크류(34)가 회전 가능하게 설치되고, 하측으로 피니언기어(33)가 설치되어 외측에서 랙기어(32)와 연결되며, 랙기어(32)는 상하이송축(31)에 형성되어 핸들(30)로 제어되도록 설치한다.

상하이송스크류(34)의 외측에는 상하이송너트(35)와 연결구(36)가 연결되어 있고, 연결구(36)의 상측으로 안내축(37)을 설치하며 이 안내축(37)의 외측에서 가이드축(38)을 통하여 상판(7)에 올려져 있으면서 고정판(6)에 고정되도록 하는 것이다.

고정판(6)은 사면에 이송안내축(46)이 돌출되어 상판(7)을 관통한 후 고정판(6)과 테이블(45)의 상하이동을 안정되게 안내하며, 상판(7)과 중판(23)은 사면에서 연결기둥(7')을 통하여 일체형으로 연결시킨다.

상기 테이블회전장치(4)는 고정판(6)의 전방에서 돌출판(47)을 돌출시켜 핸들(40)을 설치하고, 핸들(40)을 한 쌍의 베벨기어(41)를 통하여 고정판(6)을 관통한 후 평기어(42)에 동력이 전달되도록 설치한다.

평기어(42)는 테이블(45)의 중앙 하측에 설치된 테이블 기어(43)와 연결되고 그 하측에서 고정판(6)과 베어링(44)으로 연결되어 테이블(45)이 회전 가능하도록 설치한다.

또한 몸체(5)의 사방에는 위치고정대(16)가 돌출되어 있고 일측으로 견인돌출부(17)를 설치하여 간편하게 이동할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 테이블(45)의 상측으로 대상물을 올려놓고 3차원 공간의 어느 한 위치에 정확하게 위치시킬 수 있도록 하는 것으로

좌우이송장치(1)의 핸들(18)을 회전시키면 좌우이송축(10)이 회전되면서 좌우이송너트(11)와 연결되어 있으므로 좌우이송너트(11)가 연결된 하판(12)이 좌측 또는 우측으로 이송할 수 있는 것이다.

상기 하판(12)이 좌측 또는 우측으로 이송하는 경우에는 도 4 와 같이 하판(12)에 고정된 LM가이드(14)가 가이드 레일(13)에 올려진 상태에서 핸들(18)의 회전에 따라서 몸체(5)의 내부 양측에서 안정된 상태의 이송을 안내할 수 있는 것이다.

따라서 좌우이송장치(1)는 좌우이송축(10)을 회전시킴에 따라서 하판(12)을 안정되게 좌우로 이송시킬 수 있는 것이다.

또한 전후이송장치(2)의 핸들(20)을 회전시키면 전후이송축(21)이 양측에서 지지되어 회전되면서 중판(23)에 연결된 전후이송너트(22)를 전후로 이송시키게 된다.

상기 전후이송너트(22)를 통하여 중판(23)이 전후로 이송될 때 도 5 와 같이 중판(23)에 고정된 LM가이드(25)가 하판(12)의 상측에 설치된 가이드 레일(14)에 올려진 상태에서 핸들(20)의 회전에 따라서 중판(23)이 양측에서 안정된 상태로 전후이송되도록 하는 것이다.

따라서 전후이송장치(22)는 전후이송축(21)을 회전시킴에 따라서 중판(23)을 안정되게 전후로 이송시킬 수 있는 것이다.

또한 상하이송장치(3)의 핸들(30)을 회전시키면 상하이송축(31)의 랙기어(32)와 연결된 피니언 기어(33)가 회전됨과 동시에 상하이송 스크류(34)가 회전된다.

상하이송 스크류(34)가 회전되면서 상하이송 너트(35)가 상하측으로 직진 이동되므로 안내축(37)이 상하측으로 이동되면서 상측의 고정판(6)을 통하여 테이블(45)을 상하측으로 이동시키는 것이다.

이때 고정판(6)의 사방으로 돌출된 이송안내축(46)은 상판(7)을 관통하여 고정판(6)이 상하이송을 사방에서 안정되게 안내되도록 하는 것이다.

따라서 상하이송장치(3)를 통하여 고정판(6)과 테이블(45)을 상하측으로 안정되게 이송시킬 수 있는 것이다.

또한 테이블회전장치(4)는 핸들(40)을 회전시키면 한쌍의 베벨기어(41)를 통하여 감속되면서 회전방향을 바꾸어 고정판(6) 상측의 평기어(42)를 회전시키게 되고 테이블 기어(43)에 외접된 평기어(42)와 테이블 기어(43)가 감속되면서 회전되므로 베어링(44)에 지지된 테이블(45)을 원하는 방향으로 회전시킬 수 있는 것이다.

또한 몸체(5)의 사방으로 설치된 바퀴(15)는 견인돌출부(17)를 통하여 원하는 장소로 간편하게 이송시킬 수 있도록 하는 것이다.

그리고 몸체(5)의 사방으로 설치된 위치고정대(16)는 몸체(5)를 원하는 위치에 고정시킬 수 있으며, 높이의 조절로 정확한 수평의 유지가 가능한 것이다.

본 발명은 6자유도를 갖도록 하여 대상물을 3차원 공간의 어느 한 위치로도 정확하게 이송할 수 있는 것이다.

본 발명은 기계적 메카니즘을 사용하여 비용을 절감시키며, 대상물의 이송 및 고정시 안정성을 확보할 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 몸체에 가로방향으로 설치되는 좌우이송축이 하판에 돌출된 좌우이송너트를 관통하여 하판을 좌우로 이송시키며 하판의 양측에서 본체에 설치된 가이드 레일에 LM가이드가 연결되어 하판의 좌우이송을 안내하는 좌우이송장치와,

   상기 좌우이송장치와 교차되게 하판에 설치되는 전후이송축이 중판에 연결된 전후이송너트를 관통하여 중판을 전후로 이송시키며 하판의 상측에 설치된 가이드 레일에 중판의 하측에 고정된 LM가이드가 연결되어 중판의 전후이송을 안내하는 전후이송장치와,

   상기 중판에 상하이송스크류를 직립되게 설치하고 하측에 피니언기어를 설치하여 일측에서 랙기어가 형성된 상하이송축과 연결되어 상하이송스크류를 회전시키며 상하이송스크류의 외측으로 상하이송너트를 연결구로 안내축에 연결하여 안내축과 상측에서 가이드축이 상판에 연결되어 테이블의 상하이송을 안내하는 상하이송장치와,

   상기 테이블의 하측에서 고정판에 베어링으로 지지되는 테이블 기어의 일측에서 평기어로 연결되며 하측에서 베벨기어로 핸들과 연결되어 테이블을 회전시키는 테이블회전장치로 구성되어 6자유도의 이송능력을 갖도록 함을 특징으로 하는 기계식 6자유도 소형 카트
2. 제1항에 있어서, 상하이송장치는 안내축이 고정판에 고정되고 테이블의 사방에서 이송안내축이 돌출되어 상판을 관통되며 테이블의 상하이송을 안내하도록 함을 특징으로 하는 기계식 6자유도 소형 카트.
3. 제1항에 있어서, 몸체의 사방으로 바퀴와 위치고정대가 설치되어 이동 및 수평유지를 가능하게 함을 특징으로 하는 기계식 6자유도 소형 카트.
4. 제1항에 있어서, 상판과 중판을 사방에서 연결기둥으로 연결함을 특징으로 하는 기계식 6자유도 소형 카트.
5. 제1항에 있어서, 상하이송장치는 중판의 중앙에서 직립되게 돌출되는 상하이송스크류를 통하여 고정판이 상하로 이송됨을 특징으로 하는 기계식 6자유도 소형 카트.