KR20100050695A

KR20100050695A - 2축 센터링유닛

Info

Publication number: KR20100050695A
Application number: KR1020080109711A
Authority: KR
Inventors: 류기성
Original assignee: 류기성
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2010-05-14
Also published as: KR101044085B1

Abstract

본 발명은 공장자동화 라인이나 로봇 등에서 대상물을 이송시키기 위해 정확한 위치에 대상물을 위치되게 하거나 파지하기 위한 센터링유닛에 관한 기술로서, 상부플레이트와 하부플레이트가 이격거리를 두고 결합되는 프레임과; 모터와 연결되어 회전동작하도록 상기 상부플레이트와 하부플레이트 사이 공간에 설치되는 피니언기어와; 상기 상부플레이트 하부면에 X축과 Y축을 따라 설치되는 다수의 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 움직일 수 있는 가이드블럭에 연결되는 무빙플레이트와; X축과 평행하며 일단부는 무빙플레이트와 연결되고 타단부는 상기 피니언기어와 맞물리도록 마주보게 배치되는 제1랙기어와; Y축과 평행하며 일단부는 무빙플레이트와 연결되고 타단부는 상기 피니언기어와 맞물리게 마주보게 배치되되 상기 제1랙기어와 간섭없도록 다른 높이에 형성되는 제2랙기어와; 상기 제1랙기어 및 제2랙기어의 직선운동을 가이드하기 위해 상기 상부플레이트와 하부플레이트 사이에 설치되되 상기 제1랙기어 및 제2랙기어가 부분적으로 끼워질 수 있는 가이드홈을 갖추어 회전하게 되는 가이드롤러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

센터링, 2축, 피니언기어, 랙기어, 가이드롤러, 무빙플레이트, 핑거

Description

2축 센터링유닛{2 axis centering unit}

본 발명은 공장자동화 라인이나 로봇 등에서 대상물을 이송시키기 위해 정확한 위치에 대상물을 위치되게 하거나 파지하기 위한 센터링유닛에 관한 기술이다.

각종의 부품이나 완제품 혹은 반제품 등을 생산함에 있어서 근래에는 대부분의 공정들이 자동화되고 있으며 로봇을 활용하는 경우도 많다. 단순히 제품을 연속적으로 이송함에 있어서는 컨베이어를 이용하는 것이 가능하지만 제품에 따라서 혹은 특수한 공정에 있어서는 제품을 정확한 위치에 오도록 해야할 필요가 있고 로봇으로 파지하여 이송하는 경우에도 정확하게 집어질 수 있도록 조정해야 한다.

일반적으로 알려진 센터링장치들은 1축 방향으로만 작동되는 것이거나 2축이라 하여도 지나치게 복잡하고 장치가 비대하여 실질적인 현장 적용성이 부족하다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서는 로봇이나 자동화라인 등에 범용적으로 활용될 수 있으며 하나의 구동장치를 이용하여 X축과 Y축 양방향으로 동시에 작동되어 대상물을 정확하게 중심으로 센터링 할 수 있는 2축 센터링유닛을 제공하는 것으로 과제로 제시한다.

또한, 보다 안정적인 작동이 가능한 구조의 2축 센터링유닛을 제공하는 것을 또 다른 과제로 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명은, 공장 자동화 라인이나 로봇 등에 적용될 수 있는 센터링유닛에 관한 것으로서, 상부플레이트와 하부플레이트가 이격거리를 두고 결합되는 프레임과; 모터와 연결되어 회전동작하도록 상기 상부플레이트와 하부플레이트 사이 공간에 설치되는 피니언기어와; 상기 상부플레이트 하부면에 X축과 Y축을 따라 설치되는 다수의 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 움직일 수 있는 가이드블럭에 연결되는 무빙플레이트와; X축과 평행하며 일단부는 무빙플레이트와 연결되고 타단부는 상기 피니언기어와 맞물리도록 마주보게 배치되는 제1랙기어와; Y축과 평행하며 일단부는 무빙플레이트와 연결되고 타단부는 상기 피니언기어와 맞물리게 마주보게 배치되되 상기 제1랙기어와 간섭없도록 다른 높이에 형성되는 제2랙기어와; 상기 제1랙기어 및 제2랙기어의 직선운동을 가이드하기 위해 상기 상부플레이트와 하부플레이트 사이에 설치되되 상기 제1랙기어 및 제2랙 기어가 부분적으로 끼워질 수 있는 가이드홈을 갖추어 회전하게 되는 가이드롤러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 2축 센터링유닛을 제안한다.

바람직하게 상기 무빙플레이트는 외측 단부에 물품을 파지할 수 있는 핑거가 결합되는 것을 특징으로 하는 2축 센터링유닛을 제안한다.

바람직하게 상기 핑거는 네개의 핑거를 연결하는 원형의 고무링이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 2축 센터링유닛을 제안한다.

더욱 바람직하게 상기 핑거는 그 외측면이 둥글게 곡률을 형성하며 고무링이 끼워지는 끼움홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 2축 센터링유닛을 제안한다.

또한 상기 가이드롤러의 가이드홈에는 하나 이상의 함몰된 흔들림방지슬롯이 형성되어 있는 것으로 하며, 이에 대응하여 가이드홈에 끼워지는 제1랙기어와 제2랙기어에는 돌출된 흔들림방지돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 2축 센터링유닛을 제안한다.

더 나아가 상기 핑거에는 집어질 대상물의 표면 상태를 확인할 수 있는 비젼카메라가 설치되어 있는 것으로 하여 불량으로 판단되는 경우 불량품을 분리처리할 수 있도록 함을 특징으로 하는 2축 센터링유닛을 제안한다.

본 발명에 의한 2축 센터링유닛은 하나의 구동부로서 X축과 Y축 양 방향으로 동시에 무빙플레이트가 움직이므로 장치를 최소화할 수 있고 효율성도 높일 수 있다는 효과가 있다.

또한, 핑거 외측에 고무링이 구비되므로 다양한 제품에 대해서 원활하게 센터링 작업을 행할 수 있도록 한다는 효과도 있다.

그리고 제1랙기어와 제2랙기어의 직선운동시 가이드롤러의 가이드홈 및 흔들림방지슬롯과의 결합으로 안정적인 이동이 가능하게 된다는 효과도 있다.

그리고 핑거에 비젼카메라가 설치되므로 외관 불량품을 선별하여 분리처리할 수 있게 된다는 효과도 있다.

이하 본 발명에 따른 2축 센터링유닛에 대해 보다 구체적인 설명을 하기로 하며, 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위한 수단으로 바람직한 실시예에 따른 관련도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면들은 본 발명의 실시가능한 바람직한 예를 보여주는 것이며 따라서 당업자에 의한 단순한 변형 실시예와 같은 것도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 2축 센터링 유닛은 로봇에 설치될 수도 있으며, 혹은 자동화라인 상부에 설치되어 이송되어 오는 물품을 센터링시키는데 활용될 수도 있다. 즉, 본 발명의 2축 센터링유닛은 다양한 곳에 범용적으로 적용될 수 있는 것이다.

첨부되는 도1은 바람직한 실시예에 따른 2축 센터링유닛의 개략적인 평면도에 해당되며, 도2는 정면도이고 도3은 부분 측면도에 해당된다.

도시된 바와 같이 본 발명의 2축 센터링유닛은 기본적으로 프레임(100), 피 니언기어(200), 가이드레일(300), 무빙플레이트(400), 제1랙기어(500), 제2랙기어(600) 및 가이드롤러(700) 등을 주요한 구성요소로 포함하게 된다.

먼저 상기 프레임(100)은 본 발명의 기본적인 외형을 이루는 부분으로서 크게 상부플레이트(110)와 하부플레이트(120)로 이루어진다. 상기 상부플레이트(110)와 하부플레이트(120)는 판상 부재로서 상하로 배치되되 소정의 이격거리를 두도록 고정결합된다. 바람직하게 상기 상부플레이트(110)는 사각판상으로 하며 하부플레이트(120)는 네모서리부위가 제거되어 대략 십자형을 이루는 판상부재로 함이 적합하다.

그리고 상기 상부플레이트(110) 상면 중심부에는 모터(M)를 두도록 하며 상기 모터(M)의 회전축은 상부플레이트(110)를 관통하는 커플링(C)과 연결되고 상기 커플링에는 피니언기어(200)가 결합된다. 즉, 상기 피니언기어(200)는 모터(M)와 연결되어 회전하게 되는데 상부플레이트(110)와 하부플레이트(120) 사이 공간에 놓이게 되는 것이다.

한편 상기 상부플레이트(110) 하부면에는 X축과 Y축을 따라 독립적인 4개의 가이드레일(300)이 설치된다. 상기 가이드레일(300)에는 가이드블럭(310)이 결합되며 상기 가이드블럭(310)은 가이드레일(300)을 따라 직선운동할 수 있는 결합구조를 형성하게 된다. 바람직하게는 상기 가이드레일과 가이드블럭은 LM가이드의 조합으로 구성하는 것이 적합하다.

본 실시예의 경우 상기 각 가이드블럭(310)의 하부면에 무빙플레이트(400)를 하나씩 결합시키도록 하는데, 상기 무빙플레이트(400)는 가이드블럭(310)과 함께 가이드레일(300)을 따라 직선운동하게 된다. 그리고 상기 각 무빙플레이트(400) 외측 단부에는 핑거(410)가 결합될 수 있다. 상기 핑거(410)는 대상물에 따라 적합한 것으로 교체가 가능한 구조로 연결되는 것으로 하며, 상기 핑거가 대상물과 접촉되어 상기 대상물을 정위치로 이동시키거나 파지하여 이동시킬 수 있도록 기능하게 된다.

X축 및 Y축 방향으로 총 4개의 핑거(410)가 각 무빙플레이트(400)에 하나씩 결합되는데 더욱 바람직하게 상기 4개의 핑거(410)는 하나의 고무링(420)과 같은 신축성을 갖는 부재로 연결되는 것으로 구성함이 적합하다. 즉, 원형의 고무링(420)을 상기 핑거(410)의 외측면을 통해서 걸어두는 형태로 제공될 수 있다. 첨부되는 도4는 상기 무빙플레이트에 결합될 수 있는 핑거로서 하나의 예를 보여주는 개략적인 부분 사시도에 해당된다. 도시된 바와 같이 상기 핑거(410)의 외측면은 둥글게 완만한 곡률을 이루고 있으며 고무링(420)을 끼울 수 있는 함몰된 끼움홈(415)을 갖는 것으로 한다. 4개의 핑거(410)에 각 형성된 끼움홈(415)을 이용하여 고무링(420)을 설치토록 하며 상기 고무링(420)은 상기 무빙플레이트(400)가 직선운동함에 따라 늘어나기도 하며 혹은 수축되기도 한다.

이처럼 상기 핑거(410)들을 연결하여 구속하는 고무링(420)을 두는 것은 다양한 대상물에 대해 효율적으로 센터링 작업을 하는데 도움을 주기 위함이 첫번째 목적이라 할 수 있다. 대상물의 형태에 따라서는 핑거(410)에 먼저 대상물이 접촉되기 전에 고무링(420)에 접촉이 되는 경우도 있는바 미리 고무링에 대상물이 접촉되어 힘을 받게 되면 예비적인 센터링 작업이 이루어질 수 있다. 물론 정확한 센터링 작업은 대상물이 핑거(410)에 접촉이 되면서부터 이루어진다고 할 수 있다. 그리고 상기 고무링(420)으로 4개의 핑거(410)를 구속시키게 되면 피니언기어(200)와 맞물려 무빙플레이트(400)를 움직이게 하는 제1 및 제2랙기어(500,600)를 항상 중심부로 미는 힘을 발생시키게 되는데, 이것은 기어간 결합시 필연적으로 발생되는 백래쉬(Backlash) 문제를 해결하는 방안이 될 수 있다. 기어간 결합시 발생되는 백래쉬 현상을 없앨 수 있으므로 보다 정밀하게 4개의 무빙플레이트가 동일한 거리만큼씩 이동할 수 있어 정밀도가 높은 2축 센터링유닛을 제공할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 2축 센터링유닛을 이용하여 운반하게 되는 제품에는 그 형상이나 종류에서 다양할 수 있는데, 특히 기계가공되는 부품이나 제품의 경우 외관불량이 품질에 영향을 미치게 되는 경우가 있다. 따라서 외관 불량품의 경우에는 분리하여 정상품과 별도로 처리해야 하며, 이를 위해 본 발명에서는 상기 핑거(410) 부위에 비젼카메라(430)를 설치하여 제품의 외관 치수불량이나 기타 손상을 체크할 수 있도록 구성함이 바람직하다. 비젼카메라(430)가 촬영하게 되는 영상은 PC 등을 이용하여 정상품과 비교처리하여 불량여부를 자동적으로 파악할 수 있도록 구성함이 바람직할 것이다.

상기 각 무빙플레이트(400)에는 하나씩의 랙기어(500,600)가 연결되며 각 랙기어는 피니언기어와 맞물리도록 배치된다. 보다 구체적으로 상기 랙기어는 설명의 편의상 X축 방향으로 배치되는 것을 제1랙기어(500)라 칭하기로 하며, Y축 방향 으로 배치되는 것들을 제2랙기어(600)라 부르기로 한다.

상기 제1랙기어(500)와 제2랙기어(600)는 높이 차이를 두고서 상기 피니언기어(200)와 맞물리므로 서로 간에 간섭을 받지는 않도록 배치된다. X축 방향으로 배치되는 2개의 제1랙기어(500)는 X축과 평행하면서 서로 마주보도록 피니언기어(200)와 맞물리며 각 제1랙기어(500)의 일단부에서 무빙플레이트(400)와 연결되고 타단부는 피니언기어(200)와 맞물린다. 제2랙기어(600) 역시 Y축과 평행하면서 일단부는 무빙플레이트(400)와 연결되고 타단부는 피니언기어(200)와 맞물리도록 배치된다.

본 실시예의 경우 Y축 방향으로 배치되는 제2랙기어(600)가 제1랙기어(500)보다 높은 위치에 형성되도록 하여 상호간에 간섭이 없도록 구성하고 있다.

한편, 상기 각각의 제1랙기어(500) 및 제2랙기어(600)의 원활한 직선운동을 가이드하기 위한 수단으로서 하나씩의 가이드롤러(700)를 두어서 상기 각 가이드롤러(700)가 제1랙기어(500) 및 제2랙기어(600)와 접촉된 상태로 구름운동하여 안정적인 직선운동이 가능하도록 구성하고 있다. 도시된 바와 같이 상기 각 가이드롤러(700)는 프레임(100)을 구성하는 상부플레이트(110)와 하부플레이트(120) 사이에 배치되며 각 가이드롤러(700)는 제1랙기어(500) 및 제2랙기어(600)가 부분적으로 끼워질 수 있는 가이드홈(710)을 갖추고 있는 것으로 한다. 이러한 가이드롤러(700)는 볼베어링과 같은 것의 외륜부를 오목하게 함몰되게 가공시켜서 제1랙기어 및 제2랙기어가 가이드홈(710)에 끼워질 수 있는 형태로 제공될 수 있다.

보다 안정적인 움직임을 구현하기 위해 상기 가이드롤러(700)의 가이드 홈(710)에는 더욱 함몰되는 하나 이상의 흔들림방지슬롯(715)을 두는 것으로 함이 바람직하며, 상기 제1랙기어(500)와 제2랙기어(600)에는 상기 흔들림방지슬롯(715)에 끼워지는 흔들림방지돌기(P)를 더 형성시키는 것으로 한다. 이를 통해서 직선 운동하는 랙기어의 흔들림을 최소화시킬 수 있고 이것은 핑거 부위에서의 흔들림을 억제하는 역할을 하게 된다.

이어서 본 발명에 따른 2축 센터링 유닛의 전체적인 동작원리에 대해 개략적으로 설명하는 것으로 한다.

상부플레이트(110)와 하부플레이트(120) 사이에 설치되는 피니언기어(200)가 회전동작하게 되면 상기 피니언기어(200)와 맞물린 제1랙기어(500) 및 제2랙기어(600)는 직선운동하게 되며 상기 제1랙기어(500)와 제2랙기어(600)와 연결되는 무빙플레이트(400)는 가이드레일(300)과 연결되는 가이드블럭(310)을 따라 움직이게 된다. 즉, 피니언기어(200)의 회전방향에 따라 무빙플레이트(400)는 피니언기어(200)와 가까워지거나 더욱 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 상기 무빙플레이트(400)에 핑거(410)가 연결되어 있으므로 상기 핑거가 대상물과 접촉되어 중심부로 대상물을 위치되게 한다. 즉, X축과 Y축 양방향에서 동시에 대상물을 움직이게 하므로 정확하게 센터링 시킬 수 있는 것이다.

특히, 핑거(410)들을 연결하는 고무링(420)을 두게 되면 대상물의 형상이 복잡한 경우에도 대상물과 고무링이 접촉되면서 먼저 예비적으로 대상물을 이동시키게 되며, 이후 각 핑거들이 대상물과 직접 접촉되면 본격적으로 대상물을 중심부로 위치이동시키게 된다.

본 발명에 따른 2축 센터링 유닛은 각종 로봇이나 자동화 라인에 적용되어 보다 정확하게 대상물을 옮길 수 있도록 할 수 있으므로 기존 센터링 장치를 대체하여 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2축 센터링유닛의 개략적인 평면도.

도2는 정면도.

도3은 부분 측면도.

도4는 무빙플레이트에 결합될 수 있는 핑거로서 하나의 예를 보여주는 개략적인 부분 사시도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 프레임 110 : 상부플레이트

120 : 하부플레이트 200 : 피니언기어

300 : 가이드레일 310 : 가이드블럭

400 : 무빙플레이트 410 : 핑거

420 : 고무링 415 : 끼움홈

500 : 제1랙기어 600 : 제2랙기어

700 : 가이드롤러 710 : 가이드홈

715 : 흔들림방지슬롯 430 : 비젼카메라

P : 흔들림방지돌기

Claims

공장 자동화라인이나 로봇 등에 적용될 수 있는 센터링유닛에 관한 것으로서,

상부플레이트와 하부플레이트가 이격거리를 두고 결합되는 프레임과;

모터와 연결되어 회전동작하도록 상기 상부플레이트와 하부플레이트 사이 공간에 설치되는 피니언기어와;

상기 상부플레이트 하부면에 X축과 Y축을 따라 설치되는 다수의 가이드레일과;

상기 가이드레일을 따라 움직일 수 있는 가이드블럭에 연결되는 무빙플레이트와;

X축과 평행하며 일단부는 무빙플레이트와 연결되고 타단부는 상기 피니언기어와 맞물리도록 마주보게 배치되는 제1랙기어와;

Y축과 평행하며 일단부는 무빙플레이트와 연결되고 타단부는 상기 피니언기어와 맞물리게 마주보게 배치되되 상기 제1랙기어와 간섭없도록 다른 높이에 형성되는 제2랙기어와;

상기 제1랙기어 및 제2랙기어의 직선운동을 가이드하기 위해 상기 상부플레이트와 하부플레이트 사이에 설치되되 상기 제1랙기어 및 제2랙기어가 부분적으로 끼워질 수 있는 가이드홈을 갖추어 회전하게 되는 가이드롤러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 2축 센터링유닛.
제1항에 있어서,

상기 무빙플레이트는,

외측 단부에 물품을 파지할 수 있는 핑거가 결합되는 것을 특징으로 하는 2축 센터링유닛.
제2항에 있어서,

상기 핑거는,

네개의 핑거를 연결하는 원형의 고무링이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 2축 센터링유닛.
제3항에 있어서,

상기 핑거는,

그 외측면이 둥글게 곡률을 형성하며 고무링이 끼워지는 끼움홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 2축 센터링유닛.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 가이드롤러의 가이드홈에는,

하나 이상의 함몰된 흔들림방지슬롯이 형성되어 있는 것으로 하며, 이에 대응하여 가이드홈에 끼워지는 제1랙기어와 제2랙기어에는 돌출된 흔들림방지돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 2축 센터링유닛.
제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 핑거에는,

집어질 대상물의 표면 상태를 확인할 수 있는 비젼카메라가 설치되어 있는 것으로 하여 불량으로 판단되는 경우 불량품을 분리처리할 수 있도록 함을 특징으로 하는 2축 센터링유닛.