KR20100025119A

KR20100025119A - 승강 암의 추락 방지 시스템을 구비하는 로봇

Info

Publication number: KR20100025119A
Application number: KR1020080083750A
Authority: KR
Inventors: 최재환; 김성락; 정성현
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2010-03-09
Also published as: KR101022069B1

Abstract

본 발명에 따른 로봇은, 워크 취급용 핸드가 장착되는 승강 암(100)과, 상기 승강 암(100)을 상하 이동가능하게 지지하는 제1프레임(110)과, 상기 제1프레임(110)을 상하 이동가능하게 지지하는 제2프레임(120)을 포함하고; 상기 제1프레임(110)에는 상기 승강 암(100)을 상하 이동시키는 제1볼나사(210)가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제1볼나사(210)를 제1전동벨트(510)를 매개로 구동하는 제1구동원(310)이 설치되고; 상기 제2프레임(120)에는 상기 제1프레임(110)을 상하 이동시키는 제2볼나사(220)가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제2볼나사(220)를 제2전동벨트(520)를 매개로 구동하는 제2구동원(320)이 설치되며; 상기 제1, 2 볼나사(210, 220)의 축 단부에서 제1, 2 볼나사(210, 220)의 회전을 각각 강제로 정지시키기 위한 제1, 2 브레이크 장치(600, 700)와; 상기 제1, 2 전동벨트(510, 520)에 각각 인접한 위치에 설치되어 제1, 2 전동벨트(510, 520)의 파단 여부를 센싱하는 제1, 2 벨트 파단감지센서(650, 750)와; 상기 각 센서(650, 750)와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 상기 각 센서(650, 750)로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 상기 제1전동벨트(510) 또는 제2 전동벨트 중 어느 하나의 전동벨트가 파단된 것으로 판단되면, 파단된 쪽에 해당하는 브레이크 장치(600 또는 700)를 구동하거나 또는 모든 브레이크 장치(600 및 700)를 함께 구동하여 상기 제1 볼나사(210) 또는/그리고 제2볼나사(220)를 회전하지 못하도록 구속하며, 상기 제1, 2 구동원(310, 320)의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함한다. 이러한 본 발명의 로봇에 의하면, 벨트의 파단 여부를 실시간으로 검출하여 벨트 파단 시 승강 암의 추락을 방지할 수 있고, 더 나아가서는 구동원의 고장 여부도 병행하여 검출하여 승강 암의 추락 가능성을 극소화할 수 있다.

로봇, 워크, 패널, 볼나사, 벨트, 파단, 프레임, 암, 추락, 구동원

Description

승강 암의 추락 방지 시스템을 구비하는 로봇{Robot having the falling-prevention systems of its arms}

본 발명은 산업용 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 승강 암 이송용 볼나사를 구동하는 벨트의 파단 여부를 실시간으로 검출하고 벨트 파단 사고에 즉각 대처하여 승강 암의 추락과 그로 인한 장비 및 워크의 파손을 방지할 수 있도록 한 로봇에 관한 것이다.

예를 들어, 액정 패널용 유리 기판과 같은 워크(work)의 반송 공정에서 흔히 볼 수 있는 바와 같이, 수납용 카세트와 공정용 카세트(이하, 수납용 카세트와 공정용 카세트를 모두 '카세트'라고 통칭한다) 간에 워크를 이재(移載)하는 로봇은, 카세트에 다양한 높이로 형성되어 있는 수납홈마다 핸드(즉, 로봇의 손(手)으로서 파지용 암, 흡착용 암, 리프트(포크)용 암 등으로 이루어진다)를 출입시켜야 하기 때문에, 상기 핸드가 장착되어 있는 승강 암을 상승, 하강 및 정지시키고 멈추는 동작을 계속적 반복적으로 수행하게 된다.

승강 암의 동작을 정밀하고 안정적으로 수행하기 위한 대책으로서, 도 1에는 본 발명자 등이 새롭게 개발한 로봇이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 로봇은, 워크 취급용 핸드가 장착되는 승강 암(100)과, 상기 승강 암(100)을 상하 이동가능하게 지지하는 제1프레임(110), 그리고 상기 제1프레임(110)을 상하 이동가능하게 지지하는 제2프레임(120)을 포함한다.

상기 제1프레임(110)에는 상기 승강 암(100)을 상하 이동시키는 제1볼나사(210)가 단독으로 설치되고, 또한, 상기 제1프레임(110)의 내부 또는 외부에 상기 제1볼나사(210)를 구동하는 제1구동원(310)이 설치된다. 상기 제2프레임(120)의 내부에는 상기 제1프레임(110)을 상하 이동시키는 제2볼나사(220)가 단독으로 설치함과 함께, 제2프레임(120)의 내부 또는 외부에 상기 제2볼나사(220)를 구동하는 제2구동원(320)이 설치된 것이다.

이러한 로봇은, 상기 제1구동원(310)과 제1볼나사(210) 및 제2구동원(320)과 제2볼나사(220)를 각각 단독으로 또는 동시에 구동하는 것에 의해 상기 승강 암(100)과 제1프레임(110)이 각각 단독으로 또는 동시에 이동되고, 상기 제1구동원(310)과 제2구동원(320)을 각각 반대방향으로 또는 동일방향으로 회전시키는 것에 의해 상기 승강 암(100)과 제1프레임(110)이 각각 반대방향으로 또는 동일방향으로 이동되도록 한 것으로서, 핸드를 동기나 비동기 방식으로 공정 상황에 맞추어 자유자재로 제어할 수 있고 구동 부하도 적은 로봇을 구현하고 있는 것이다.

특히, 상기 로봇에서는, 도 1에서 제1볼나사(210) 및 제2볼나사(220)의 하단부에 제1피동풀리(231) 및 제2피동풀리(241)를 각각 형성하고, 이들에 각각 인접하여 배치된 구동원(도시하지 않음)과 제1전동벨트(510) 및 제2전동벨트(520)를 매개로 연결한 동력전달구조를 취하고 있다.

이러한 동력전달구조는 기존의 기어전동장치에 비해 구조가 간단하고 경량이면서 소음 및 이물질 발생(기어 박스의 윤활유 누출 및 비산)도 적어 액정 패널과 같은 취약하고 고가인 워크를 취급하는 로봇에 적용하기에 매우 적합하기는 하지만, 볼나사를 구동하는 전동벨트가 파단될 염려를 전혀 배제할 수는 없기 때문에 이에 대한 대책을 함께 마련할 필요가 있다.

흔치는 않은 일이지만, 만일에 전동벨트(510)(520)가 파단된다면, 구동원에 의해 볼나사(210)(220)를 구속하는 힘이 사라져서 볼나사(210)(220)가 자유로운 상태가 되기 때문에, 승강 암(100)/핸드/워크의 무게를 지탱하고 있는 제1너트(410), 그리고 제1프레임(110)의 무게를 감당하고 있는 제2너트(420)가 오히려 거꾸로 볼나사(210)(220)를 회전시키면서 추락하게 된다. 이렇게 되면 로봇과 워크가 파손되는 것은 물론이고 수리나 교체가 완료될 때까지 공정을 멈춰야만 하기 때문에 막대한 비용적 손실이 발생하는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여, 벨트의 파단 여부를 실시간으로 검출하여 벨트 파단 시 승강 암의 추락을 방지할 수 있는 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이에 더하여, 본 발명은 구동원의 고장 여부도 병행하여 검출하여 승강 암의 추락 가능성을 극소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 첫 번째 목적에 따른 로봇은, 수직으로 설치되는 프레임; 일단부에 풀리를 구비하여 상기 프레임에 설치되는 볼나사; 상기 볼나사의 풀리와 연계된 풀리를 구비하는 구동원; 상기 볼나사의 풀리와 상기 구동원의 풀리를 동력연결하는 전동벨트; 상기 볼나사에 나사결합되어 볼나사의 회전에 의해 승강되고, 일측에는 또 다른 하나의 프레임 또는 승강 암이 일체로 결합되는 너트; 상기 볼나사의 축 단부에서 상기 볼나사의 회전을 강제로 정지시키기 위한 브레이크장치; 상기 전동벨트에 인접한 위치에 설치되어 전동벨트의 파단을 센싱하는 파단감지센서; 및 상기 파단감지센서와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 파단감지센서로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 전동벨트가 파단된 것으로 판단되면 상기 브레이크 장치를 구동하여 상기 볼나사를 회전하지 못하도록 구속하고, 상기 구동원의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 두 번째 목적에 따른 로봇은, 수직으로 설치되는 프레임; 일단부에 풀리를 구비하여 상기 프레임에 설치되는 볼나사; 상기 볼나사의 풀리와 연계된 풀리를 구비하는 구동원; 상기 볼나사의 풀리와 상기 구동원의 풀리를 동력연결하는 전동벨트; 상기 볼나사에 나사결합되어 볼나사의 회전에 의해 승강되고, 일측에는 또 다른 하나의 프레임 또는 승강 암이 일체로 결합되는 너트; 상기 볼나사의 축 단부에서 상기 볼나사의 회전을 강제로 정지시키기 위한 브레이크장치; 상기 전동벨트에 인접한 위치에 설치되어 전동벨트의 파단 여부를 센싱하는 벨트 파단감지센서; 상기 구동원의 반프로그램적 회전 여부를 검출하여 구동원의 고장 여부를 센싱하는 구동원 고장감지센서; 및상기 벨트 파단감지센서 및 구동원 고장감지센서와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 상기 벨트 파단감지센서와 구동원 고장감지센서로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 전동벨트가 파단되거나 구동원이 고장이 난 것으로 판단되면 상기 브레이크 장치를 구동하여 상기 볼나사를 회전하지 못하도록 구속하고, 상기 구동원의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 로봇에 있어서, 상기 추락방지 제어모듈의 제어하에 상기 전동벨트가 파단된 사실을 경보하는 경보발생기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 로봇에 있어서, 상기 추락방지 제어모듈의 제어하에 상기 구동원이 고장이 난 사실을 경보하는 경보발생기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 더욱 구체적인 구현 형태에 따른 로봇은, 워크 취급용 핸드가 장착되는 승강 암과, 상기 승강 암을 상하 이동가능하게 지지하는 제1프레임)과, 상 기 제1프레임을 상하 이동가능하게 지지하는 제2프레임을 포함하고; 상기 제1프레임에는 상기 승강 암을 상하 이동시키는 제1볼나사가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제1볼나사를 제1전동벨트를 매개로 구동하는 제1구동원이 설치되고; 상기 제2프레임에는 상기 제1프레임을 상하 이동시키는 제2볼나사가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제2볼나사를 제2전동벨트를 매개로 구동하는 제2구동원이 설치되며; 상기 제1볼나사 및 제2볼나사의 축 단부에서 제1볼나사 및 제2볼나사의 회전을 각각 강제로 정지시키기 위한 제1브레이크 장치 및 제2브레이크장치와; 상기 제1전동벨트 및 제2전동벨트에 각각 인접한 위치에 설치되어 제1전동벨트 및 제2전동벨트의 파단 여부를 센싱하는 제1벨트 파단감지센서 및 제2벨트 파단감지센서와; 상기 각 센서와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 상기 각 센서로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 상기 제1전동벨트 또는 제2 전동벨트 중 어느 하나의 전동벨트가 파단된 것으로 판단되면, 파단된 쪽에 해당하는 브레이크 장치를 구동하거나 또는 모든 브레이크 장치를 함께 구동하여 상기 제1 볼나사 또는/그리고 제2볼나사를 회전하지 못하도록 구속하며, 상기 제1, 2 구동원의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따른 로봇은, 상기한 제1,2 벨트의 파단 뿐만 아니라 구동원의 상태도 검출하여 구동원의 고장에 따른 추락도 병행하여 방지할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 워크 취급용 핸드가 장착되는 승강 암과, 상기 승강 암을 상하 이동가능하게 지지하는 제1프레임과, 상기 제1프레임을 상하 이동가능하게 지지하는 제2프레임을 포함하고; 상기 제1프레임에는 상기 승강 암을 상하 이동 시키는 제1볼나사가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제1볼나사를 제1전동벨트를 매개로 구동하는 제1구동원이 설치되고; 상기 제2프레임에는 상기 제1프레임을 상하 이동시키는 제2볼나사가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제2볼나사를 제2전동벨트를 매개로 구동하는 제2구동원이 설치되며; 상기 제1볼나사 및 제2볼나사의 축 단부에서 제1볼나사 및 제2볼나사의 회전을 각각 강제로 정지시키기 위한 제1브레이크 장치 및 제2브레이크장치와, 상기 제1전동벨트 및 제2전동벨트에 각각 인접한 위치에 설치되어 제1전동벨트 및 제2전동벨트의 파단 여부를 센싱하는 제1벨트 파단감지센서 및 제2벨트 파단감지센서와, 상기 제1구동원 및 제2구동원의 반프로그램적 회전 여부를 검출하여 그의 고장 여부를 센싱하는 제1구동원 고장감지센서 및 제2구동원 고장감지센서; 및 상기 각 센서와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 상기 각 센서로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 어느 하나의 전동벨트가 파단되거나, 또는 어느 하나의 구동원이 고장이 난 것으로 판단되면, 파단되거나 고장이 난 쪽에 해당하는 브레이크 장치를 구동하거나 또는 모든 브레이크 장치를 함께 구동하여 제1 볼나사 또는/그리고 제2볼나사를 회전하지 못하도록 구속하며, 상기 제1, 2 구동원의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇에 의하면, 구동원으로부터 볼나사로 동력을 전달하는 벨트의 파단을 센싱하고, 벨트 파단 시 별도의 브레이크에 의해 볼나사를 강제로 구속함으로써 볼나사의 회전을 막아 승강 암이나 프레임의 추락을 방지하고 워크의 훼손을 방지할 수 있는 안전한 로봇이 제공된다.

이에 더하여, 본 발명에 의하면, 구동원의 고장 상태도 병행하여 센싱하여 구동원 고장에 의해 구동원에 의한 볼나사의 구속력이 해제되었을 때에도 볼나사를 강제로 구속함으로써 승강 암이나 프레임의 추락을 더욱 완벽하게 방지할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 로봇 및 추락 방지 장치를 보여주는 것으로서, 도 2에는 로봇의 전체 정면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 'A' 방향에서 바라본 측면도가, 도 4에는 도 3의 좌측면도가, 도 5에는 도 2의 'B' 방향에서 바라본 측면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 우측면도가 도시되어 있다.

우선 본 발명의 로봇의 전체 구성을 살펴보면, 본 발명의 로봇은 도 2에 도시된 바와 같이 워크 취급용 핸드(도시하지 않음)가 장착되는 승강 암(lift arm)(100)과, 상기 승강 암(100)을 상하 이동가능하게 지지하는 제1프레임(110)과, 상기 제1프레임(110)을 상하 이동가능하게 지지하는 제2프레임(120)을 포함한다. 그리고 상기 제1프레임(110)에는 상기 승강 암(100)을 상하 이동시키는 제1볼나사(210)가 단독으로 설치됨과 더불어 상기 제1볼나사(210)를 구동하는 제1구동원(310)(도 3 참조)이 설치되고, 상기 제2프레임(120)에는 상기 제1프레임(110)을 상하 이동시키는 제2볼나사(220)가 단독으로 설치됨과 더불어 상기 제2볼나사(220)를 구동하기 위한 제2구동원(320)(도 5 참조)이 설치된 구성으로 이루어진다.

여기서, 상기 제2프레임(120)은 주로 로봇의 선회 암(50) 위에 탑재되어서, 선회 암(50)의 스윙 동작에 의해 선회 운동하게 된다.

상기한 제1, 2볼나사(210)(220)의 상단부와 하단부는 각각 제1, 2프레임(110)(120)의 상부와 하부에 축받이(211, 212)(221, 222)에 의해 회전가능하게 지지된다. 그리고 상기 제1, 2볼나사(210)(220)의 나선(螺旋) 상에는 내부에 강구(鋼球)를 가지는 제1, 2 너트(410)(420)가 나사결합되어 있다.

또한, 상기 승강 암(100)은 도면에 도시하지는 않았지만 워크를 취급하는 핸드가 장착되는 부분이다. 상기 승강 암(100)의 제1 가이드 블록(101)은 제1프레임(110)의 가이드 홈(110a)에 상하 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 결합되고, 제1 가이드 블록(101)으로부터 연장된 제1 연장 블록(102)이 전술한 제1너트(410)에 고정된다. 따라서, 상기 제1볼나사(210)를 회전시키면 제1너트(410)와 승강 암(100)이 일체로 상하 방향으로 이동된다.

그리고 상기 제1프레임(110)의 제2 가이드 블록(111)은 제2프레임(120)의 가이드 홈(120a)에 상하 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 결합되며, 제2 가이드 블록(111)의 제2 연장 블록(112)은 전술한 제2너트(420)에 고정된다. 따라서, 제2볼나사(220)를 회전시키면 제2너트(420)와 제1프레임(110)이 일체로 상하 방향으로 이동하도록 되어 있다.

상기 제1볼나사(210) 및 제2볼나사(220)를 구동하기 위한 구동 장치로서는, 도 2에 도시된 것처럼, 제1볼나사(210)와 제2볼나사(220)의 축 하단부에 각각 제1피동풀리(231)와 제2피동풀리(241)를 형성한 구조로 이루어져 있다.

상기 제1피동풀리(231)에 대응하여서는, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 제1볼나사(210)의 제1피동풀리(231)에 인접한 위치에 제1구동원(310)이 배치되고, 제1구동원(310)의 제1회전축(311)에는 제1구동풀리(331)가 형성되며, 상기 제1구동풀리(331)와 제1피동풀리(231)는 제1전동벨트(510)에 의해 연결되어 있다.

상기 제2피동풀리(241)에 대응하여서는, 도 5에 도시된 것처럼, 상기 제2볼나사(220)의 제2피동풀리(241)에 인접하여 제2구동원(320)이 배치되고, 제2구동원(320)의 제2회전축(321)에는 제2구동풀리(341)가 형성되며, 상기 제2구동풀리(341)와 제2피동풀리(241)는 제2전동벨트(520)에 의해 연결되어 있다.

상기한 제1전동벨트(510) 및 제2전동벨트(520)는 풀리와의 미끄럼을 방지하고 정확한 회전각 또는 회전수로 제어할 수 있도록 공지의 기어형 벨트로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제1구동원(310) 및 제2구동원(320)은, 바람직하게는 전기 모터로 이루어지며, 유압에 의해 작동하는 유압 모터로 이루어질 수도 있다.

이와 같이 이루어진 로봇은, 제1구동원(310)을 구동하면 제1전동벨트(510)에 의해 제1볼나사(210)가 회전하고, 제1볼나사(210)의 회전에 의해 제1너트(410)가 상, 하 방향으로 이동하여 그에 장착된 승강 암(100)을 상승 또는 하강시킨다.

마찬가지로, 제2구동원(320)을 구동하면 제2전동벨트(520)에 의해 제2볼나사(220)가 회전하고, 제2볼나사(220)의 회전에 의해 제2너트(420)가 상, 하 방향으로 이동하여 그에 장착된 제1프레임(110)을 상승 또는 하강시킨다.

이러한 로봇에 있어서, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1볼나 사(210)와 제2볼나사(220)의 축 단부에 각각 제1브레이크장치(600)와 제2브레이크장치(700)를 설치한 구성을 가진다. 상기 제1브레이크장치(600) 및 제2브레이크장치(700)는 후술하는 추락방지 제어모듈의 제어하에 작동하여 상기 제1볼나사(210) 및 제2볼나사(220)를 구속하여 어떠한 방향으로도 회전하지 못하도록 한다.

상기 제1, 2 브레이크장치(600)(700)는, 공지의 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 볼나사(210)(220)의 단부에 디스크(251)(252)를 각각 형성하고, 상기 디스크(251)(252)를 마그네트(601)(701)에 의해 잡아주는 전자석 방식의 브레이크를 사용할 수 있다. 또는 상기 디스크(251)(252)를 유압 작동식 마찰패드에 의해 잡아주는 유압 디스크 방식의 브레이크를 사용할 수도 있다. 또는 공지의 밴드 브레이크나 클러치 브레이크 등을 사용할 수도 있다.

상기한 제1 브레이크장치(600)의 설치에 병행하여, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1전동벨트(510)에 인접한 위치에 제1벨트 파단감지센서(650)가 설치된다.

마찬가지로, 상기한 제2 브레이크장치(700)의 설치에 병행하여서는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2전동벨트(520)에 인접한 위치에 제2벨트 파단감지센서(750)가 설치된다.

상기 제1, 2 파단감지센서(650, 750)는 공지의 근접센서로 이루어질 수 있다. 이는 상기 제1, 2 전동벨트(510, 520)의 파단을 센싱하고, 해당 신호를 후술하는 추락방지 제어모듈(도 7 참조)로 출력하여, 제1, 2 전동벨트(510, 520)가 파단된 경우 상기 제1, 2 브레이크장치(600, 700)를 구동하여 제1, 2 볼나사(210, 220) 를 구속하도록 하는 것이다.

만일, 제1, 2 전동벨트(510, 520)가 정상적인 상태를 유지하더라도, 제1, 2 구동원(310, 320)에 고장이 발생하면, 제1, 2 구동원(310, 320)은 부하를 지탱하는 힘을 잃게 되어 승강 암(100) 및 제1프레임(110)이 추락하게 된다.

예를 들어, 상기 제1, 2 구동원(310, 320)이 전기 모터로 이루어진 경우, 전기 장치에 고장이 발생하거나 모터 자체에 마련되어 있는 브레이크 장치에 고장이 발생하면 제1, 2 볼나사(410, 420)를 지탱할 수 없게 된다.

마찬가지로, 제1, 2 구동원(310, 320)이 유압 모터로 이루어진 경우, 유압 계통에 고장이 발생하거나 모터 자체에 마련되어 있는 브레이크 회로 및 기구에 고장이 발생하면 이를 검출할 수도 없고 제1, 2 볼나사(410, 420)를 지탱할 수도 없게 된다.

이를 대비하여, 본 발명에서는, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1구동원(310) 및 제2구동원(320)의 반프로그램적 회전 여부를 검출하여 그의 고장 여부를 센싱하는 제1구동원 고장감지센서(661) 및 제2구동원 고장감지센서(662)를 더 설치하고 있다. 여기서, '반프로그램적 회전'이라 함은, 추락방지 제어모듈의 제어하에 이루어지는 정상적인 회전 이외의 비정상적인 회전, 또는 추락방지 제어모듈의 제어하에 이루어지는 정상적인 회전과 상이하거나 이를 벗어나는 회전 등을 말한다.

예를 들어, 추락방지 제어모듈은 구동원에 정지 시그널을 인가하였으나 구동원의 회전축은 정지하지 않고 회전하는 경우이다. 정지 명령에도 불구하고 구동원 의 회전축이 회전하는 경우는 구동원에 고장이 발생하였거나 적어도 정상적이지는 않다는 것을 의미하기 때문이다. 상기 고장감지센서(661)(662)는, 회전하는 축의 회전각과 회전수를 검출할 수 있는 공지의 인코더(encoder)로 이루어지는 것이 바람직하다.

첨부 도면 도 7에는 본 발명에 따른 로봇의 제어 계통도가 도시되어 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전술한 제1, 2 구동원(310, 320), 제1, 2 브레이크 장치(600, 700), 제1, 2 벨트 파단감지센서(650, 750), 제1, 2 구동원 고장감지센서(661, 662)는 추락방지 제어모듈(800)과 인터페이스(801)를 통해 전기·신호적인 연결관계를 형성한다.

추락방지 제어모듈(800)은 전술한 각종 센서(650, 750, 661, 662)로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하고, 그 결과에 따라 상기 제1, 2 브레이크 장치(600, 700) 및 제1, 2 구동원(310, 320)을 포함하는 구동 단말을 제어한다.

또한, 본 발명의 로봇은, 벨트 파단이나 구동원의 고장을 경보하기 위한 경보발생기(910)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 경보발생기(910)는 사고상황에 대한 경보음을 발생하는 스피커나 시각적으로 알리는 경광등으로 이루어질 수 있고, 이 두 가지를 병용할 수도 있다. 이와 더불어, 공정 통제실의 모니터(920)에도 사고 상황을 디스플레이함으로써 공장 전체에 걸쳐 신속하게 대응하도록 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 추락방지 제어모듈(800)은, 구체적으로 신호처리모듈(810), 추락방지 구동 컨트롤러(820), 구동실행모듈(830)을 포함하고, 상기 신호처리모듈(810)과 연 계하는 신호처리 기준정보 저장부(840)를 더 포함할 수 있다.

상기 신호처리모듈(810)은 상기 센서들(650, 750, 661, 662)과 일련의 신호연결관계를 형성하면서 그들로부터 인가되는 센싱 시그널을 수취하여 처리한다. 신호 처리모듈(810)은, 구체적으로 제1~제4 벨트 파단감지센서 신호처리부(811, 812, 813, 814)를 포함한다.

상기 추락방지 구동 컨트롤러(820)는 상기 신호처리모듈(810)을 전산제어하며, 신호처리모듈(810)에 의해 수취된 센싱 시그널을 사전에 입력·저장된 기준 값 즉, 상기 신호처리 기준정보 저장부(840)에 설정된 기준 값과 비교분석하고, 해당 분석결과에 따른 제어 신호를 출력한다.

상기 구동실행모듈(830)은, 상기 추락방지 구동 컨트롤러(820)에 의한 전산 통제하에, 추락방지 구동 컨트롤러(820)에 의한 제어 신호에 따른 구동 시그널을 생성하고, 생성된 구동 시그널을 상기 제1, 2 브레이크장치(600, 700), 제1, 2 구동원(310, 320), 경보발생기(910) 및 모니터(920)를 포함하는 각 구동 단말에 출력한다. 이러한 구동실행모듈(830)은, 제1, 2 벨트파단 감지센서(650, 750) 및 제1, 2 구동원 고장감지센서(661, 662)의 센싱 신호 분석 결과에 따라, 상기 추락방지 구동 컨트롤러(820)의 제어하에, 브레이크 구동 시그널을 생성하고, 생성된 브레이크 구동 시그널을 상기 제1, 2 브레이크장치(600, 700)로 출력하는 브레이크 구동부(831)와, 구동원 동작 정지 시그널을 생성하고, 생성된 구동원 동작 정지 시그널을 상기 제1, 2 구동원(310, 320)으로 출력하는 구동원 구동부(832)를 포함한다. 또한, 상기 벨트 파단 시그널이나 구동원 고장 시그널에 따른 경보 시그널을 생성 하여 상기 경보 발생기(910)로 출력하는 경보발생부(833) 및 상기 벨트 파단 시그널이나 구동원 고장 시그널에 따른 경보 메시지를 생성하여 상기 모니터(920)로 출력하는 표시구동부(834)를 포함할 수 있다.

상기 신호처리 기준정보 저장부(840)는, 상기한 신호처리모듈(810)의 시그널 처리에 필요한 각종의 기준 정보를 체계적으로 저장 및 관리함으로써 센싱 시그널 처리 및 운용 과정이 본 발명의 목적에 따라 별다른 문제없이 원활하게 진행될 수 있도록 가이드 하게 된다. 이러한 신호처리 기준정보 저장부(840)는, 도 7에 보이는 바와 같이, 벨트파단 감지신호처리 기준정보 저장부(841)와 구동원 고장감지신호처리 기준정보 저장부(842)를 포함할 수 있다.

상기 벨트파단 감지신호처리 기준정보 저장부(841)는, 예를 들어 벨트 파단 신호가 발생하였을 경우에 취해야할 행동 요령, 센싱 시그널 수취 대기시간, 파단 시그널 평가(판단) 관련 정보 등을 체계적으로 저장, 관리한다.

마찬가지로, 상기 구동원 고장감지신호처리 기준정보 저장부(842)는, 예를 들어 구동원 고장감지센서(661, 662)의 센싱 값(예; 구동원의 회전축 회전 각도), 구동원이 반프로그램적으로 회전하는 것을 평가하고 판단하기 위한 조건(값, 비교 값)들에 대한 정보, 구동원 고장 신호가 발생하였을 경우에 취해야할 행동 요령, 센싱 시그널 수취 대기시간, 구동원 고장 시그널에 관련한 정보 등을 체계적으로 저장, 관리한다.

본 발명은 이와 같이 이루어져 있으므로, 로봇을 작동하는 과정에서 제1벨트 파단감지센서(650) 또는 제2벨트 파단감지센서(750)로부터 벨트파단신호가 수취되 면, 벨트파단신호가 발생한 센서에 해당하는 브레이크장치(600 또는 700)를 즉시 구동하여 그에 해당하는 볼나사(210 또는 220)를 구속하여 회전할 수 없는 상태로 하거나, 더 바람직하게는 벨트파단신호가 발생한 센서에 해당하는 브레이크장치뿐만 아니라 나머지의 브레이크장치까지 모든 브레이크장치 즉, 제1, 2 브레이크장치(600, 700)를 모두 구동하여 제1,2볼나사(210, 220)를 모두 회전할 수 없는 상태로 구속함으로써 벨트가 파단 되더라도 승강 암(100)이나 제1프레임(110)이 추락하는 것을 방지한다.

또한, 이와 함께 모든 구동원, 즉 제1, 2 구동원(310, 320)을 오프(OFF)하여 정지시키고, 또한 이와 더불어 로봇의 모든 구동원 또는 로봇에 연계된 다른 설비나 장치의 구동을 정지시키고 관리자의 조치를 기다린다.

한편, 제1, 2 구동원 고장감지센서(661, 662)로부터의 고장 신호로서는, 예를 들어 현재 제1, 2 구동원(310, 320)에 구동신호를 인가하였으나 제1, 2 구동원 고장감지센서(661, 662)로부터는 사전에 설정된 회전수를 벗어난 회전수가 수취되거나, 또는 제1, 2 구동원(310, 320)에 정지신호를 인가하였으나 제1, 2 구동원 고장감지센서(661, 662)로부터는 회전신호가 수취되거나, 또는 제1, 2 구동원 고장감지센서(661, 662)로부터 제1, 2 구동원(310, 320)에 인가한 방향에 대해 반대방향으로 회전하고 있다는 신호가 수취되는 경우가 있을 수 있다.

이 경우에는, 해당 고장 신호가 발생한 센서에 해당하는 브레이크장치(600 또는 700)를 즉시 구동하여 그에 해당하는 볼나사(210 또는 220)를 구속하여 회전할 수 없는 상태로 하거나, 더 바람직하게는 구동원 고장신호가 발생한 센서에 해 당하는 브레이크장치뿐만 아니라 나머지의 브레이크장치까지 모든 브레이크장치 즉, 제1, 2 브레이크장치(600, 700)를 모두 구동하여 제1,2볼나사(210, 220)를 모두 회전할 수 없는 상태로 구속함으로써 구동원이 고장 나더라도 승강 암(100)이나 제1프레임(110)이 추락하는 것을 방지한다.

이와 더불어, 벨트 파단이나 구동원 고장에 따른 경보 시그널을 생성하여 경보 발생기(910)로 출력하여 관리자에게 경보하고, 이와 더불어 벨트 파단 시그널이나 구동원 고장 시그널에 따른 경보 메시지를 생성하여 상기 모니터(920)로 출력하여 관리자로 하여금 벨트 파단이나 구동원 고장에 관련한 구체적인 정보, 예를 들어 파단이나 고장이 발생한 로봇의 제원 등에 대한 정보, 그 로봇의 현 위치 정보, 그 로봇의 파단 또는 고장 개소(위치) 등에 대한 정보를 출력하여 관리자로 하여금 정확하게 진단하고 신속하게 조치할 수 있도록 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 로봇은, 전동벨트의 파단 여부를 실시간으로 검출하여 벨트 파단에 즉각적으로 대처할 수 있고, 더 나아가서는 구동원의 고장 여부도 실시간으로 검출하여 구동원 고장에 즉각적으로 대처할 수 있으므로, 승강 암의 추락과 그로 인한 장비 및 워크의 파손을 걱정할 필요 없는 안전하고 신뢰할 수 있는 로봇을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명자에 의해 함께 개발한 로봇, 즉 제1구동원(310)/제1볼나사(210)/승강 암(100), 그리고 제2구동원(320)/제2볼나사(220)/제1프레임(110)을 각각 단독으로 또는 동시에 이동시킬 수 있고, 승강 암(100)과 제1프레임(110)을 각각 반대방향으로 또는 동일방향으로 이동시킬 수 있음으로써, 워크를 취급하는 핸드를 공정 상황에 알맞게 동기와 비동기 방식으로 자유자재로 제어하고 구동 부하를 줄일 수 있는 한편 소음 및 이물질 발생이 적은 장점을 가지는, 본 발명의 실시예를 통하여 설명한 로봇에 적용하는 경우, 상기한 장점들을 극대화하면서 한층 더 안전한 로봇을 실현할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 로봇을 평면 패널류(예; LCD, PDP, FED, ELD) 반도체 웨이퍼류 제조 공정 라인의 반송 시스템과 같이 특히 정밀도와 청결을 요하고, 생산성 경쟁이 심하며, 고가의 장비와 제품을 취급하는 공정에 투입하면 전체 공정이 안전하고 원활해지며 제품의 품질과 수율 향상도 극대화할 수 있다.

도 1은 종래의 로봇의 정면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 로봇을 나타낸 정면도이다.

도 3은 도 2의 'A' 방향에서 바라본 주요부 측면도이다.

도 4는 도 3의 좌측면도이다.

도 5는 도 2의 'B' 방향에서 바라본 주요부 측면도이다.

도 6은 도 5의 우측면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 로봇 제어 계통도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

50: 선회 암(swing arm) 60: 핸드(hand)

100: 승강 암

101: 제1 가이드 블록(guide block part)

102: 제1 연장 블록 110: 제1프레임

111: 제2 가이드 블록 112: 제2 연장블록

120: 제2프레임 210: 제1볼나사

211, 212: 축받이 220: 제2볼나사

221, 222: 축받이 231: 제1피동풀리

241: 제2피동풀리 310: 제1구동원

311: 제1회전축 321: 제2구동원

321: 제2회전축 331: 제1구동풀리

341: 제2구동풀리 410: 제1너트

420: 제2너트 510: 제1전동벨트

520: 제2전동벨트 600: 제1브레이크장치

650: 제1 벨트파단감지센서 661: 제1 구동원 고장감지센서

662: 제1 구동원 고장감지센서 700: 제1브레이크장치

750: 제2 벨트파단감지센서 800: 추락방지 제어모듈

810: 신호처리모듈 820: 추락방지 구동 컨트롤러

830: 구동실행모듈 840: 신호처리 기준정보 저장부

910: 경보 발생기 920: 모니터

Claims

수직으로 설치되는 프레임;

일단부에 풀리를 구비하여 상기 프레임에 설치되는 볼나사;

상기 볼나사의 풀리와 연계된 풀리를 구비하는 구동원;

상기 볼나사의 풀리와 상기 구동원의 풀리를 동력연결하는 전동벨트;

상기 볼나사에 나사결합되어 볼나사의 회전에 의해 승강되고, 일측에는 또 다른 하나의 프레임 또는 승강 암이 일체로 결합되는 너트;

상기 볼나사의 축 단부에서 상기 볼나사의 회전을 강제로 정지시키기 위한 브레이크장치;

상기 전동벨트에 인접한 위치에 설치되어 전동벨트의 파단을 센싱하는 파단감지센서; 및

상기 파단감지센서와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 파단감지센서로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 전동벨트가 파단된 것으로 판단되면 상기 브레이크 장치를 구동하여 상기 볼나사를 회전하지 못하도록 구속하고, 상기 구동원의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
수직으로 설치되는 프레임;

일단부에 풀리를 구비하여 상기 프레임에 설치되는 볼나사;

상기 볼나사의 풀리와 연계된 풀리를 구비하는 구동원;

상기 볼나사의 풀리와 상기 구동원의 풀리를 동력연결하는 전동벨트;

상기 볼나사에 나사결합되어 볼나사의 회전에 의해 승강되고, 일측에는 또 다른 하나의 프레임 또는 승강 암이 일체로 결합되는 너트;

상기 볼나사의 축 단부에서 상기 볼나사의 회전을 강제로 정지시키기 위한 브레이크장치;

상기 전동벨트에 인접한 위치에 설치되어 전동벨트의 파단 여부를 센싱하는 벨트 파단감지센서;

상기 구동원의 반프로그램적 회전 여부를 검출하여 구동원의 고장 여부를 센싱하는 구동원 고장감지센서; 및

상기 벨트 파단감지센서 및 구동원 고장감지센서와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 상기 벨트 파단감지센서와 구동원 고장감지센서로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 전동벨트가 파단되거나 구동원이 고장이 난 것으로 판단되면 상기 브레이크 장치를 구동하여 상기 볼나사를 회전하지 못하도록 구속하고, 상기 구동원의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 로봇은, 상기 추락방지 제어모듈의 제어하에 상기 전동벨트가 파단된 사실을 경보하는 경보발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
제2항에 있어서,

상기 로봇은, 상기 추락방지 제어모듈의 제어하에 상기 구동원이 고장이 난 사실을 경보하는 경보발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
워크 취급용 핸드가 장착되는 승강 암(100)과,

상기 승강 암(100)을 상하 이동가능하게 지지하는 제1프레임(110)과,

상기 제1프레임(110)을 상하 이동가능하게 지지하는 제2프레임(120)을 포함하고;

상기 제1프레임(110)에는 상기 승강 암(100)을 상하 이동시키는 제1볼나사(210)가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제1볼나사(210)를 제1전동벨트(510)를 매개로 구동하는 제1구동원(310)이 설치되고;

상기 제2프레임(120)에는 상기 제1프레임(110)을 상하 이동시키는 제2볼나사(220)가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제2볼나사(220)를 제2전동벨트(520)를 매개로 구동하는 제2구동원(320)이 설치되며;

상기 제1볼나사(210) 및 제2볼나사(220)의 축 단부에서 제1볼나사(210) 및 제2볼나사(220)의 회전을 각각 강제로 정지시키기 위한 제1브레이크 장치(600) 및 제2브레이크장치(700)와;

상기 제1전동벨트(510) 및 제2전동벨트(520)에 각각 인접한 위치에 설치되어 제1전동벨트(510) 및 제2전동벨트(520)의 파단 여부를 센싱하는 제1벨트 파단감지센서(650) 및 제2벨트 파단감지센서(750)와;

상기 각 센서(650, 750)와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 상기 각 센서(650, 750)로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 상기 제1전동벨트(510) 또는 제2 전동벨트 중 어느 하나의 전동벨트가 파단된 것으로 판단되면, 파단된 쪽에 해당하는 브레이크 장치(600 또는 700)를 구동하거나 또는 모든 브레이크 장치(600 및 700)를 함께 구동하여 상기 제1 볼나사(210) 또는/그리고 제2볼나사(220)를 회전하지 못하도록 구속하며, 상기 제1, 2 구동원(310, 320)의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
워크 취급용 핸드가 장착되는 승강 암(100)과,

상기 승강 암(100)을 상하 이동가능하게 지지하는 제1프레임(110)과,

상기 제1프레임(110)을 상하 이동가능하게 지지하는 제2프레임(120)을 포함하고;

상기 제1프레임(110)에는 상기 승강 암(100)을 상하 이동시키는 제1볼나 사(210)가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제1볼나사(210)를 제1전동벨트(510)를 매개로 구동하는 제1구동원(310)이 설치되고;

상기 제2프레임(120)에는 상기 제1프레임(110)을 상하 이동시키는 제2볼나사(220)가 단독으로 설치됨과 함께 상기 제2볼나사(220)를 제2전동벨트(520)를 매개로 구동하는 제2구동원(320)이 설치되며;

상기 제1볼나사(210) 및 제2볼나사(220)의 축 단부에서 제1볼나사(210) 및 제2볼나사(220)의 회전을 각각 강제로 정지시키기 위한 제1브레이크 장치(600) 및 제2브레이크장치(700)와,

상기 제1전동벨트(510) 및 제2전동벨트(520)에 각각 인접한 위치에 설치되어 제1전동벨트(510) 및 제2전동벨트(520)의 파단 여부를 센싱하는 제1벨트 파단감지센서(650) 및 제2벨트 파단감지센서(750)와,

상기 제1구동원(310) 및 제2구동원(320)의 반프로그램적 회전 여부를 검출하여 그의 고장 여부를 센싱하는 제1구동원 고장감지센서(661) 및 제2구동원 고장감지센서(662); 및

상기 각 센서(650, 750, 661, 662)와 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 상기 각 센서(650, 750, 661, 662)로부터 출력되는 센싱 시그널을 전산처리하여 그 처리결과 어느 하나의 전동벨트(510 또는 520)가 파단되거나, 또는 어느 하나의 구동원(310 또는 320)이 고장이 난 것으로 판단되면, 파단되거나 고장이 난 쪽에 해당하는 브레이크 장치(600 또는 700)를 구동하거나 또는 모든 브레이크 장치(600 및 700)를 함께 구동하여 제1 볼나사(210) 또는/그리고 제2볼나사(220)를 회전하지 못하도록 구속하며, 상기 제1, 2 구동원(310, 320)의 구동을 정지시키도록 제어하는 추락방지 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.