KR200434084Y1 - 3축 자유도를 갖는 로봇의 리스트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 3차원의 미소블록을 맞대기 용접하는 3축 로봇의 리스트에 관한 것으로 프레스로 성형되어 맞대기 용접하는 용접라인에 치수의 오차가 발생하더라도 형상인식센서로 오차를 판별하고 이를 피드백하여 제어장치로 하여금 보정하는 것을 가능하게 하기 위하여 암의 흔들림을 최소화할 수 있도록 진행방향에 대한 회전축과 회전축에 대한 경사축 및 경사축에 대한 회전축 구동부를 하나의 기어박스내에 내장하여 암의 길이를 최소화하여 제어를 용이하게 한 것을 특징으로 한다.

3축 로봇, 리스트, 미소블록, 암, 베벨기어

Description

3축 자유도를 갖는 로봇의 리스트{The wrist of the robot which has the degree of freedom}

도 1은 종래 6축 자유도를 갖는 로봇의 리스트

도 2는 본 고안 3축 자유도를 갖는 로봇 리스트의 절개사시도

도 3은 본 고안의 후면도

도 4는 본 고안 경사축에 대한 회전축과 모터가 결합되는 단면도

도 5는 본 고안 진행방향 축에 대한 경사축과 모터가 결합되는 단면도

도 6은 본 고안의 진행방향 축에 대한 회전축과 모터가 결합되는 단면도

도 7은 도 2의 A-A선 단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11. 기어박스 12. 브라켓

13. 칼라 14. 기어1

15. 기어2 16. 기어3

17. 기어4 18. 기어5

19. 기어6 20. 기어7

21. 기어8 22. 기어9

23. 기어10 24. 샤프트1

25. 샤프트2 26. 샤프트3

27. 샤프트4 28. 샤프트5

29. 샤프트6 30. 샤프트7

31. 암1 32. 암2

33. 암3 34. 모터1

35. 모터2 36. 모터3

37. 베벨기어1 38. 베벨기어2

39. 베벨기어3 40. 베벨기어4

본 고안은 미소블록을 용접하는 3축 제어로봇의 리스트(Wrist)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저빔 또는 아크를 이용하여 절단 또는 용접을 하는 로봇장치에서 프로그램된 용접라인과 실제로 용접하여야 할 라인과의 갭을 영상센서로 판별하고 제어장치에 피드백하여 미소블록을 보정하면서 자동으로 용접할 수 있게 하는 로봇의 리스트에 관한 것이다.

근래에는 자동차의 차체를 제작시 성형된 철판을 용접하는 방법이 철판의 단 부를 겹쳐서 용접하는 스폿용접에서 철판의 단부를 맞대고 레이저빔이나 아크를 이용하여 용접하는 맞대기 용접으로 전환하여 자동차의 경량화를 도모하고 있는 추세에 있다.

맞대기 용접을 자동으로 수행하기 위하여는 프레스로 철판을 성형시 발생되는 치수의 오차, 즉 초과치수나 용접부위의 갭을 파악할 수 있는 센서가 필요하고 센서의 정보를 피드백하여 초과치수를 절단하거나 갭에 따라 용접조건을 제어할 수 있는 장치가 필요하다.

종래 통상적으로 사용되는 용접로봇에는 2차원의 평면상 용접물을 용접하는 수직방향으로 이동하는 직교축과 수평방향으로 이동되는 수평축을 갖춘 직교좌표형 로봇이 있었으며, 3차원 형상의 용접물에 대하여는 대부분 6축 제어로봇이 사용되었다.

6축 제어로봇은 도 1에 도시된 것과 같이 회전하는 제1축(1)과 경사각을 조절하는 제2축(2)과, 역시 경사각을 조절하는 제3축(3)과 회전하는 제4축(4), 리스트의 경사각을 조절하는 제5축(5) 및 공구를 취부하고 회전하는 제6축(6)으로 구성되었다.

그러나 상기와 같은 용접로봇 중 직교좌표형은 2차원 형상에 대하여만 용접이 가능하여 자동차와 같이 대부분이 3차원 형상을 갖는 용접물에는 적용이 곤란하고, 6축 제어로봇은 로봇의 제1축에서부터 공구를 취부하는 6축까지 암의 길이가 길어 작업범위가 넓고 축의 자유도가 높아 넓은 면적을 커버할 수 있다는 장점이 있으나 프로그램된 용접라인과 실제 용접라인 사이에 미세한 오차가 발생할 경우 이를 보정하여 용접하는 것은 암의 흔들림 등으로 제어가 어려웠다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 3차원의 미소블록을 보정하여 용접할 수 있는 축수를 최소화하여 피드백 제어를 용이하게 할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 또 다른 목적은 로봇을 콤팩트하게 하여 암의 흔들림에 의한 오차발생을 최소화하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 3차원 미소블록을 용접하기에 적합한 로봇을 저렴한 비용으로 제공할 수 있게 하는 것이다.

상기한 목적을 위한 본 고안 '3축 자유도를 갖는 로봇의 리스트'는 미소블록의 용접을 3축만으로 가능하게 구성하되 로봇의 리스트는 다른 다축 로봇이나 고정된 프레임에 선택적으로 결합될 수 있게 구성되며, 3축 구동부를 하나의 케이스에 내장하여 축의 구동에 따른 흔들림을 최소화하며 핸드부에는 레이저빔 또는 아크용접장치와 영상센서를 취부할 수 있게 구성된다.

이하에서 본 고안의 바람직한 실시 예에 대한 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안 3축 자유도를 갖는 로봇리스트의 절개사시도이고, 도 3은 본 고안의 후면도이며, 도 4는 본 고안 경사축에 대한 회전축과 모터가 결합되는 단면도이고, 도 5는 본 고안 진행방향 축에 대한 경사축과 모터가 결합되는 단면도이며, 도 6은 본 고안의 진행방향 축에 대한 회전축과 모터가 결합되는 단면도이고, 도 7은 도 2의 A-A선 단면도이다.

본 고안의 상세한 설명에 앞서 본 고안의 요지를 불명료하게 하지않게 하는 범위내에서 공지된 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 하여 본 고안의 특징적인 구성을 더욱 명확하게 하기로 한다.

도 2 내지 3에 도시된 바와 같이 본 고안은 기어박스(11)에 앞쪽으로부터 진행방향에 대한 회전축 구동기어1(14)과 진행방향에 대한 경사축 구동기어3(16)과 경사축에 대한 회전축 구동기어2(15)가 나란히 내장되며 기어박스(11)의 외주에는 각각의 축을 구동하는 모터1, 2, 3(34, 35, 36)이 방사상으로 결합되어 있고, 기어박스(11)의 후면에는 브라켓(12)이, 전면에는 암1 내지 3(31, 32, 33)이 결합되어 있다.

도 4 내지 7은 모터와 각각의 축 구동부가 결합되는 상태도로서, 도 4는 모터3(36)과 기어6(19)과 샤프트2(25)의 아이들 기어7(20)이 치합되어 기어2(15) 및 메인 샤프트5(28)를 회전시키며 메인 샤프트5(28)의 단부에 구비된 베벨기어1(37)은 아이들 샤프트6(29)을 거쳐 베벨기어3(39)을 회전시키고 베벨기어3(39)은 암(32)에 내장된 베벨기어4(40)를 회전시키며 베벨기어4(40)는 기어8(21)와 기어9(22)을 거쳐 암3(33)을 고정하고 있는 기어10(23)을 회전시켜 암3(33)을 경사축에 대하여 회전할 수 있게 구성되어 있다.

도 5는 모터2(35)와 기어4(17)와 샤프트4(27)의 아이들 기어가 치합되며, 기어3(16)과 결합된 중공축인 샤프트7(30)은 단부에 구비된 베벨기어2(38)에 의하여 기어박스(11)에 고정된 샤프트1(24)을 회전시켜 진행방향에 대하여 경사지게 회전할 수 있게 구성되어 있다.

도 6은 모터1(34)과 기어5(18)와 샤프트3(26)의 아이들 기어가 치합되며 아이들 기어는 기어1(14)과 치합되고 기어1(14)은 중공축 형태인 칼라(13)에 고정되어 기어1(14)의 회전에 따라 칼라(13)가 회전하면서 암1(31)을 진행방향에 대하여 회전시킬 수 있게 구성된다.

또한 본 고안의 암3(33)에는 도면에 도시되지 않는 레이저빔 또는 아크용접기와 함께 용접물의 용접라인 상태를 확인할 수 있는 카메라로 구성된 영상인식센서가 구비된다.

센서는 용접물의 겹침이나 갭 등 가공오차를 검출하여 도시되지 않는 로봇의 제어장치에 피드백하면 제어장치는 로봇을 제어하여 겹침부를 절단하거나 갭을 보정할 수 있는 적절한 용접작업을 수행하도록 제어한다.

또한 본 고안은 미소블록에 대한 용접작업에 적합하도록 구성되어 작업범위가 협소하나 브라켓(12)을 다른 다축 제어로봇의 암에 결합하면 넓은 범위의 용접도 가능하게 할 수 있으며 이 경우 용접작업에 대한 미세조정은 본 고안의 3축 제어만으로 가능하고, 결합되는 다른 다축 제어로봇은 작업범위를 확대하는 데에만 적용하게 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 미세블록을 용접함에 있어서, 치수의 오차를 검출하여 용접라인을 보정하면서 작업하는 로봇을 정밀하게 제어가능하게 하면서 저렴한 비용으로 호환성 있는 로봇리스트를 제공할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 진행방향에 대한 회전축과, 회전축에 대한 경사축과, 경사축에 대한 회전축을 구비한 3축 제어로봇의 리스트에 있어서,

   기어박스(11)의 외주에는 각각의 축을 구동하는 모터1, 2, 3(34, 35, 36)이 방사상으로 구비되고, 모터3(36)은 기어6(19), 기어7(20), 기어2(15) 및 샤프트5(28)을 거쳐 베벨기어1(37), 베벨기어3(39) 및 암2(32)에 내장된 베벨기어4(40)를 회전시켜 기어10(23)에 의하여 암3(33)을 경사축에 대하여 회전할 수 있게 구성되고, 모터2(35)는 기어4(17), 샤프트4(27)의 아이들 기어와 치합되며 기어3(16)과 결합된 샤프트7(30)의 단부에 구비된 베벨기어2(38)에 의하여 샤프트1(24)을 회전시켜 진행방향에 대하여 경사지게 회전할 수 있게 구성되고, 모터1(34)은 기어5(18)와 샤프트3(26)의 아이들 기어를 거쳐 기어1(14)과 치합되고 칼라(13)에 고정되어 칼라가 회전하면서 암1(31)을 진행방향에 대하여 회전할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 3축 자유도를 갖는 로봇의 리스트.

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