KR20040047652A

KR20040047652A - 로봇 휴대 및 고정 장치

Info

Publication number: KR20040047652A
Application number: KR1020030084396A
Authority: KR
Inventors: 부르케르트볼프강; 렌헤르하랄트
Original assignee: 에스아이지 테크놀로지 리미티드
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2004-06-05
Also published as: ATE340671T1; EP1424161B1; US7331253B2; EP1424161A1; CA2450524A1; US20040103741A1; DE50305164D1; JP2004181623A

Abstract

로봇(4), 특히 델타 로봇을 휴대하고 고정하는 장치는 교수대 형상으로 디자인된다. 상기 장치는, 받침대(1), 상기 받침대(1)에 인접한 칼럼(2), 및 상기 로봇(4)을 고정하기 위하여 상기 칼럼(2)에 고정된 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)을 구비한다. 이 경우, 상기 캔틸레버 암(3)은 고정된 위치에서 상기 칼럼(2)에 고정된다. 상기 장치는 적어도 일부분이 복합 소재, 특히 주조 광물로 구성된다. 로봇을 휴대하고 고정하는 상기 장치는 매우 공간절약적이며, 그럼에도 불구하고 양호한 진동 댐핑 속성을 가진다.

Description

로봇 휴대 및 고정 장치{DEVICE FOR CARRYING AND FASTENING A ROBOT}

본 발명은 청구항 1의 전문에 따른, 로봇을 휴대하고 고정하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 3차원 공간에서 움직일 수 있는 로봇, 특히 델타 로봇(delta robot)을 고정하는 데 특히 적합하다.

로봇, 말하자면 실제의 구동 유닛은 캐리어 장치에 고정되어야 한다. 이 캐리어 장치는 가능한 한 강인해야(robust) 하고, 양호한 진동 댐핑 속성을 가져야 한다. 또한, 상기 캐리어 장치는 상기 로봇에 가능한 큰 운동 자유도를 허용해야 한다.

3차원 공간에서 움직일 수 있는 로봇은 셀(cell)이라고 지칭되는 강 프레임(steel frame) 내에 통상적으로 배치된다. 이러한 프레임은 수직부를 통하여서로 연결되는 상부 및 저부 수평부를 포함한다. 이러한 프레임은 확실히 강인하다. 이들은 또한 쉽게 세척될 수 있는 데, 이러한 점은 상기 로봇이 식료품 산업에서 사용될 때, 특히 필수불가결하다. 그러나, 단점은 상기 캐리어 장치는 상대적으로 큰 공간을 차지하여, 개개의 로봇이 임의의 소망하는 배치로 설치될 수 없다는 것이다. 상기 공간 요구조건은 관련된 스위치 캐비넷에 의해 휠씬 더 증가한다. 더욱이, 이러한 캐리어 장치는 상대적으로 비싸다. 그 이유는 강, 특히 고급 강에 대한 소재 요구조건, 및 개개의 받침대(strut)와 지지물(support)이 서로 용접 및/또는 나사결합되는 것으로 인한 고비용의 제조 때문이다.

더욱이, DE-A-100,64,217은 캐리어 장치와 함께 교수대(gallows) 형상의 디자인을 가지는 구동 유닛을 개시하고 있다. 그러한 캐리어 장치는 수평 베이스 및 약간 구부러진 칼럼 형상의 고정된 캔틸레버(cantilever)로 구성된다. 상기 구동 유닛의 회전 블록은 상기 고정된 캔틸레버의 상단에 배치되고, 상기 구동 유닛의 수평 암은 이 회전 블록에 장착되어 있다. 이 경우 상기 암은 4개의 축을 중심으로 피봇가능하다.

또한, US-A-4,746,255은 상기 구동 유닛과 더불어 교수대 형상으로 마찬가지로 디자인된 구동 유닛을 위한 캐리어 장치를 개시하고 있다. 상기 캐리어 장치 자체는 수평 받침대 및 상기 받침대 상에 배치된 수직 칼럼으로 구성되어 있다. 상기 구동 유닛의 이동가능한 암은 이 칼럼에 배치되어 있고, 상기 칼럼을 따라 변위가능하게 안내된다. 상기 구동 유닛의 추가적인 구성요소가 수평 방향으로 변위가능하도록 상기 암에 배치되어 있다.

본 발명의 목적은 로봇, 특히 델타 로봇을 휴대하고 고정하는 장치를 제공하는 것이며, 이 장치는 가능한 한 공간절약적이며, 그럼에도 불구하고 양호한 진동 댐핑 속성을 가진다.

도 1은 고정된 델타 로봇을 구비하는 제1실시예에 일치하는 본 발명에 따른 장치의 사시도를 나타낸다.

도 2는 고정된 델타 로봇을 구비하는 제2실시예에 일치하는 본 발명에 따른 장치의 사시도를 나타낸다.

도 3은 고정된 델타 로봇을 구비하는 제3실시예에 일치하는 본 발명에 따른 장치의 사시도를 나타낸다.

도 4는 픽커 라인을 따라 본 발명에 따른 복수의 장치의 제1배치를 나타낸다.

도 5는 제2배치를 나타낸다.

도 6은 제3배치를 나타낸다.

<도면 부호의 설명>

1...받침대(foot), 2...칼럼(column),

20...벽감(niche), 3...캔틸레버 암(cantilever arm),

30...휴대 플레이트(carrying plate), 31...만입부(indentation),

32...로봇 용기(receptacle), 33...커버

4...로봇, 40...베이스 플레이트(base plate),

41...로봇 암, 42...픽커 플레이트(picker plate),

5...연결부, 6...제어 전자장비,

7...전달부(conveying section),

8...공급기 스테이션(feeder station),

9...연결 라인, 10...중앙 스위치 캐비넷,

V...본 발명에 따른 장치.

상기 목적은 청구항 1의 특성을 가진 장치에 의해 달성된다.

로봇을 휴대하고 고정하는 본 발명에 따른 장치는 받침대, 상기 받침대에 인접한 칼럼, 및 상기 로봇을 고정하기 위하여 상기 칼럼에 고정된 적어도 하나의 캔틸레버 암을 구비하며 교수대 형상으로 디자인되어 있다. 이 경우, 상기 적어도 하나의 캔틸레버 암은 고정된 위치에서 상기 칼럼에 고정된다. 상기 적어도 하나의 캔틸레버 암은 상기 칼럼에만 전적으로 고정되는 것이 바람직하다. 이러한 교수대 형상의 구성은 상기 장치의 공간 절약적인 형상을 허용하며, 그럼에도 불구하고 상기 장치에 고정된 상기 로봇을 위해 가장 큰 운동 자유도를 허용한다.

또한, 상기 장치는 적어도 일부분이 복합소재, 특히 주조 광물로 이루어져 있기 때문에, 예컨대 특히 델타 로봇과 같은 고성능 로봇을 사용할 때, 필요한 조건인 진동 댐핑 효과를 가진다.

실시예에서 상기 칼럼은 제어 전자장비의 구성품의 적어도 일부를 수용하기 위한 벽감을 구비한다. 그 결과, 추가적인 스위치 캐비넷이 불필요하며, 이는 공간 요구조건을 상당히 감소시킨다.

또한, 본 발명에 따른 상기 장치는 간단하고 비용에 효과적인 방식으로 생산될 수 있다.

유리한 추가적인 실시예들은 종속항들로부터 이어진다.

본 발명에 따른 장치의 제1실시예가 도 1에 도시되어 있다. 상기 장치는 교수대(gallows) 형상으로 디자인되어 있고, 3개의 구성요소, 즉 저부 수평부, 수직부 및 가장 중요한 상부 수평부를 구비하고 있다. 이러한 구성요소는 받침대(foot)(1), 상기 받침대(1)에 연결된 칼럼(column)(2) 및 적어도 하나의 캔틸레버 암(cantilever arm)(3)에 의한 순서로 형성되어 있다. 상기 캔틸레버 암(3)은 정확하게 수평 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 캔틸레버 암이 상기 칼럼(2)에 대하여 직각을 형성하지 않는 것도 또한 가능하다. 상기 받침대(1)는 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)과 동일한 방향으로 연장되는 것이 바람직하지만, 보통 캔틸레버 암(3)보다 짧게 디자인된다. 상기 받침대(1) 및/또는 상기 적어도 하나의 캔틸레버 암은 상기 칼럼(2)의 반대편 측에 돌출되지 않는 것이 바람직하다.

상기 받침대(1) 및 상기 칼럼(2)은 여기에 도시된 바와 같이, 일체형으로 만들어지는 것이 바람직하다. 그러나, 이들은 2개 이상의 파트로 구성될 수도 있다. 상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 고정된 위치에서 상기 칼럼(2)에 고정된다. 상기 캔틸레버 암(3)은 상기 칼럼(2)에만 전적으로 고정되는 것이 바람직하다.

여기서, 서로에 대하여 거울대칭으로 디자인된 2개의 캔틸레버 암(3)이 존재한다. 이들은 동일한 높이로 배치되어 있으나 상기 칼럼(2) 상에서 서로로부터 소정의 거리를 두고 배치되어 있다. 상기 칼럼(2)으로부터 떨어져 있는 전단에 포크형상의(fork-shaped) 디자인으로 이루어진 단일의 캔틸레버 암을 제공하는 것도 가능하다. 로봇(4)은 상기 캔틸레버 암들(3) 또는 상기 포크 사이의 매개 공간에 배치될 수 있다. 여기에 도시된 예시적인 실시예에서, 이것은 델타 로봇(delta robot)이다.

이러한 델타 로봇은 알려져 있다. 예컨대, 이들은 미국-A-4,976,582에 기술되어 있다. 상기 델타 로봇(4)은 상기 델타 로봇(4)에 고정된 모터를 가진 베이스 플레이트(base plate)(40)를 구비한다. 이러한 3개의 모터의 축은 정삼각형을 형성한다. 상기 베이스 플레이트(40)에는 피봇가능한 로봇 암(41)이 배치되어 있는 데, 상기 로봇 암(41)은 상기 베이스 플레이트(40)로부터 소정의 거리를 두고 상기 로봇 암(41)의 단부에 있는 픽커 플레이트(picker plate)(42)에 피봇가능한 방식으로 고정되어 있다. 개별 물품을 파지하고 전달하기 위한 파지 수단이 상기 픽커 플레이트(42) 상에 배치되어 있다. 예컨대, 상기 파지 수단은 흡입 요소(suction element)이다. 또한, 그러한 로봇은 상기 베이스 플레이트(40)로부터 상기 픽커 플레이트(42)로 연장되고, 상기 파지 수단을 구동시키는 데 기여하는 제4의 축을 가질 수 있다.

상기 로봇(4)을 고정하기 위한 휴대 플레이트(carrying plate)(30)가 있는 데, 이 휴대 플레이트(30)는 상기 2개의 캔틸레버 암(3)에 놓여지고 그기서 고정된다. 예컨대, 상기 휴대 플레이트(30)는 나사로 고정된다. 이 휴대 플레이트(30)는 상기 로봇(4)이 설치되는 원형의 중앙 개구를 구비한다. 상기 베이스 플레이트(40)는 적절한 수단을 가지고 상기 휴대 플레이트(30)에 고정된다. 그러나, 다른 형식의 고정도 또한 가능하다. 특히, 고정 형식은 사용된 로봇의 형식에 의존한다. 그러나, 상기 로봇은 항상 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)에 조절가능한 방식으로 고정된다.

또한, 상기 로봇을 구동하기 위한 공압 시스템을 위한 연결부(5)가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 연결부(5)는 상기 칼럼(2)에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 칼럼(2)은 적어도 하나의 벽감(niche)(20)을 구비한다. 상기 벽감은 적어도 대략 상기 칼럼(2)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다. 전선, 및 제어 전자장비의 구성요소, PC, 변압기 등이 상기 벽감(20) 내에 수용될 수 있다. 상기 로봇에 속하는 모든 제어 전자장비(6)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 내부에 수용되는 것이 바람직하다. 그 결과, 별도의 스위치 캐비넷이 불필요하다. 상기 공압 시스템의 구성요소, 특히 공압 공급 라인을 상기 벽감(20)에 수용하는 것이 또한 가능하다. 만일 전자 및 공압 구성요소 모두가 수용되려면, 서로 분리되어 있는 2개의 벽감(20)을 구비하는 것이 추천된다. 개개의 구성요소를 단순한 방식으로 설치할 수 있도록 하기 위하여, 상기 벽감(20)은 예컨대, 칼럼 소재로서 주조 광물을 사용할 때, 상기 칼럼 공동부(hollow body)의 생산 과정에 이미 통합될 수 있는 보유 수단(retaining means)을 구비하는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 칼럼(2)은 공급 라인을 통과시키기 위하여 적어도 하나의 관통 개구(leadthrough opening)(21)를 구비한다. 여기서, 상기 벽감(20)은 전적으로 전자장비 구성요소를 위해 사용된다. 상기 관통 개구(21)는 예컨대, 픽커 라인 및/또는 전자 케이블 내에 본 발명에 따른 장치(V) 사이에 서로의 가운데 상기 통신 케이블을 수용하는 데 기여한다.

상기 장치의 적어도 일부는 복합소재로 구성된다. 상기 칼럼(2) 및 상기 받침대(1)는 전적으로 복합소재로 구성되는 것이 바람직하다. 제1변형예에서, 상기 캔틸레버 암(3)은 마찬가지로 전적으로 복합소재로 생산되고, 솔리드체(solid body)를 형성한다. 제2변형예에서, 이들은 복합소재로 구성된 코어(core), 및 다른 소재, 특히 고급 강(high grade steel)으로 구성된 외측 싸개(envelope)를 구비한다. 제3실시예에서, 상기 캔틸레버 암(3)은 상기 로봇(4)을 위한 라인들이 관통할 수 있도록 그 내부에는 공동이 되도록 디자인된다. 이 경우, 상기 공동 몸체부는 복합소재, 특히 주조 광물로 구성되는 것이 바람직하다.

적절한 복합 소재는 특히 주조 광물이다. 이 복합 소재는 약 90-93%의 광물 및 돌과 약 7-10%의 에폭시 수지를 필수적으로 포함한다. 주조 광물은 기계공학에서 알려져 있다. 준비하는 것은 돌의 형식과 입자 크기에 따라 변한다. 규암 베이스의 필러 결합을 가진 에폭시 수지 베이스의 3가지 성분 폴리머 콘크리트는 본 발명에 따른 상기 장치에 좋은 결과를 가지는 것으로 판명되었다. 그러나, 다른 조성도 또한 가능하다.

주조 광물로 구성된 몸체부는 회주철(gray cast iron)로 이루어진 몸체부보다 10배 정도 양호한 높은 기계적 강도 및 우수한 진동 댐핑 속성에 의해 특징지워진다. 상기 몸체부는 냉간 주조(cold casting)에 의해 생산되기 때문에, 넓은 범위의 디자인 형태가 가능하다. 특히, 상기에 언급된 상기 벽감(20) 및 상기 공동 내에 형성된 상기 보유수단은 가장 간단한 방식으로 생산될 수 있다. 추가적인 속성들은 양호한 화학적 저항, 열적 안정성, 및 상대적으로 비용에 효과적인 제조이다.

또한, 상기 주조 광물에는 첨가제가 제공될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 상기 장치에 사용된 상기 주조 광물에는 미생물을 억제하는 효과를 가지는 적어도 하나의 첨가제가 제공된다. 이것은 식료품 산업에 특히 유리하다.

또한, 주조 광물로 구성된 구성요소는 간단한 방식으로 연결될 수 있다. 그러므로, 상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 상기 칼럼(2)에 접착제로 본딩되는 것이 바람직하며, 적절한 접착제는 매우 미세한 입자 크기로 이루어진 주조 광물이다. 이것은 조립 시간을 단축하고, 따라서 생산 비용을 절감한다. 이 접착제 연결은 추가적인 이점을 가진다. 상기 접착제 연결에 의해 생산된 균일한 표면(homogeneous surface)은 간단한 방식으로 세척될 수 있다. 또한, 상기 장치의 강성(rigidity)은 증가된다.

만일 칼럼(2) 및 캔틸레버 암(3)이 적절하게 형성된다면 상기 접착제 연결은 용이하게 된다. 본 예에서, 상기 칼럼(2)은 U 형상의 단면을 가지며, 그 곡면은 상기 캔틸레버 암(3)과 대향하고 있다. 상기 캔틸레버 암(3)은 굽은 만입부(indentation)(31)를 가지며, 그 곡률반경은 상기 칼럼(2)의 외측 측면의 곡률반경에 상당한다.

사용 분야 및 수용되는 로봇에 따라 상기 캔틸레버 암(3)이 임의의 소망하는 높이에서 상기 칼럼(2)에 고정될 수 있도록, 상기 칼럼(2)은 적어도 그 길이의 일부에 걸쳐서 균일한 단면을 가지는 것이 바람직하다. 도 1에서, 캔틸레버 암은 상기 칼럼(2)의 상단에 배치되어 있다. 도 2에 따른 실시예에서, 캔틸레버 암은 더 아래에 배치되어 있다. 이것은 동일한 장치가 다양한 적용 분야에 사용될 수 있기 때문에 생산 비용을 줄인다. 단지 상기 캔틸레버 암(3)이 미리 정해진 소망하는 높이에 체결되어야 한다. 그러나, 간단한 템플릿(template) 또는 상기 높이의 간단한 측정은 이러한 목적으로 충분하다.

로봇을 위한 다른 방식의 고정이 도 3에 따른 실시예에 도시되어 있다. 이격되어 있는 캔틸레버 암(3)이 동일한 높이에서 상기 칼럼(2)에 다시 배치되어 있다. 이러한 캔틸레버 암(3)은 상기 칼럼(2)으로부터 떨어져 있는 그 전단에서 원형 로봇 용기(receptacle)에 합쳐진다. 이 경우에 또 델타 로봇인 상기 로봇(4)은 상기 로봇 용기(32)에 고정된다. 상기 로봇 용기(32)는 상기 로봇(4)의 전자장비를 보호하기 위한 커버(33)를 가지고 폐쇄된다.

상기 로봇(4)은 각 캔틸레버 암(3)에 놓이고 연결되는 캐리어(carrier)에 의해 또한 고정될 수 있다. 상기 로봇은 이 캐리어에 고정될 수 있다. 따라서, 상기 로봇은 예컨대, 비용에 효과적인 방식으로 상기 칼럼(2)의 최대 길이 보다 위에 배치될 수 있다.

사용시 본 발명에 따른 상기 장치의 다양한 배치가 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 도 4는 공급기 스테이션(feeder station)(8)에 연결된, 직선의 전달부(conveying section)(7)를 가진 픽커 라인을 나타낸다. 로봇(4)을 가진 본 발명에 따른 장치(V)는 각 공급기 스테이션(8)에서 상기 전달부(7)의 반대편에 있는 배치되어 있다. 각 로봇은 상기 관련된 캐리어 장치(V)의 칼럼(2)에 통합된 제어 전자장비를 구비하기 때문에, 별도의 스위치 캐비넷은 없다. 상기 개별 로봇을 조정하기 위하여 각 픽커 라인의 단부에는 단 1개의 중앙 스위치 캐비넷이 있다. 상기 개별 로봇에 대한 상기 공급 라인과 상기 공압 및 전기 공급은 상기 공통의 연결 라인(9)을 통하여 수행된다.

도 5에는 유사한 배치가 도시되어 있는 데, 로봇을 가진 캐리어 장치(V)는 여기서 상기 픽커 라인의 양 측에 배치되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 장치(V)는 매우 공간을 절약하는 방식으로 삼각형으로 또한 배치될 수 있다. 이것은 2개의 전달부(7)의 교차점에서 특히 유리하다.

그러므로, 로봇을 휴대하고 고정하는 본 발명에 따른 상기 장치는 매우 공간 절약적이며, 그럼에도 불구하고 양호한 진동 댐핑 속성을 가진다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명에 따르면, 가능한 한 공간절약적이며, 그럼에도 불구하고 양호한 진동 댐핑 속성을 가지는, 로봇, 특히 델타 로봇을 휴대하고 고정하는 장치를 제공할 수 있다.

Claims

로봇(4), 특히 델타 로봇(delta robot)을 휴대하고 고정하는 장치에 있어서,

저부 수평부, 수직부, 및 적어도 근사적으로 수평인 상부 수평부를 구비하며,

상기 장치는, 상기 저부 수평부로서 받침대(1), 상기 수직부로서 상기 받침대(1)에 연결된 칼럼(column)(2), 및 상기 칼럼(2)에 고정되고 상기 로봇(4)을 고정하기 위한 상기 상부 수평부로서 적어도 하나의 캔틸레버 암(cantilever arm)(3)을 구비하는 교수대(gallows) 형상으로 디자인되고,

상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 고정된 위치에서 상기 칼럼(2)에 고정되며,

상기 장치는 적어도 일부분이 복합 소재로 구성되는 장치.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 상기 칼럼(2)에만 고정되는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 받침대(1), 상기 칼럼(2), 및 상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 적어도 일부분이 복합 소재, 특히 주조 광물(cast mineral)로 구성되는 장치.
제3항에 있어서,

상기 주조 광물은 미생물을 억제하는 효과를 가지는 적어도 하나의 첨가제를 함유하는 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 복합 소재로 구성되는 코어(core), 및 또 다른 소재, 특히 고급 강(high-grade steel)으로 구성되는 외측 싸개(envelope)를 구비하는 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 솔리드체(solid body)로서 디자인되는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 칼럼(2)은 상기 로봇(4)용 제어 전자장비의 구성요소 및/또는 공압 구성요소를 수용하기 위한 적어도 하나의 벽감(niche)(20)을 구비하는 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

2개의 캔틸레버 암(3)이 존재하되, 상기 2개의 캔틸레버 암(3)은 그 사이에 형성된 매개 공간에 상기 로봇을 수용하기 위하여, 동일 높이에서 서로 거리를 두고 상기 칼럼(2)에 배치되어 있는 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 접착제, 특히 주조 광물에 의해 상기 칼럼(2)에 연결되는 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 받침대(1) 및 상기 적어도 하나의 캔틸레버 암(3)은 상기 칼럼(2)으로부터 멀어지게 동일한 방향으로 연장되고, 반대편 방향에서는 상기 칼럼(2)을 지나 돌출되지 않는 장치.