KR20110103288A

KR20110103288A - 산업용 로봇

Info

Publication number: KR20110103288A
Application number: KR1020100037158A
Authority: KR
Inventors: 타이조 구보타; 켄타로 타나카; 오사무 하라다
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2011-09-20
Also published as: JP4591624B1; JP2011189437A; TW201206663A; KR101184774B1; EP2364822A1; TWI520823B; CN102189543B; CN102189543A; US20110222999A1; US8672604B2

Abstract

본 발명은 클린룸으로 사용 가능하여 택트 타임을 단축할 수 있는 산업용 로봇을 제공한다. 피작업물을 재치하는 핸드(8)와, 상기 핸드(8)를 상기 피작업물의 소정의 위치로부터 출납 및 공급하는 암(2)과, 상기 암(2)과 상하 이동 기구(11)가 지지 부재(10)에 의해 연결되고, 상기 상하 이동 기구(11)의 하부에 대좌(13)가 설치되고, 상기 대좌(13)가 선회하는 기대(14)에 진자 스토퍼(17)가 구비된 것이다.

Description

산업용 로봇{INDUSTRIAL ROBOT}

본 발명은 피작업물을 반송하는 산업용 로봇에 관한 것이다.

종래의 산업용 로봇은 클린룸(clean room) 내에서 이용되는 것이 제안되고 있고, 출원인도 지금까지 개발하여 왔었다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

이러한 산업용 로봇은, 클린룸 내에서 사용되기 때문에, 장치나 스토커(stocker) 사이에 배치되어 작업하는 것으로서, 발진(發塵)을 극단적으로 싫어하는 경향이 있다.

또, 요즈음에는 피작업물의 반송 시간, 즉 택트 타임(tact time)을 짧게 하여 생산성을 향상시키는 요구가 강해지고 있다. 그 때문에 산업용 로봇의 동작 속도의 향상을 도모하는 한편으로, 동작 순서의 최적화가 도모되도록 되어 오고 있다.

일본국 특허 4168410호 공보

그렇지만, 종래의 산업용 로봇에서는 대좌(臺座)의 선회를 방지하는 스토퍼(stopper)가 180°의 위치에 장착되어 있었다. 엄밀하게 180°의 위치에 스토퍼가 설치되어 있는 경우, 스토퍼의 두께분만큼 산업용 로봇의 선회 각도는 ±179°정도밖에 취할 수 없게 되어 있어 사각(死角)으로 되는 부분을 가지고 있었다. 이러한 경우, 도 5에 나타내듯이 동작 순서로서 A－D－C－A의 차례로 피작업물을 반송하는 경우, D로부터 C로 이동할 때에, 스토퍼로 A에 대해서 180°의 위치인 C로 선회할 수 없기 때문에, 반전하여 이동할 필요가 있었다. 그 때문에 택트 타임이 길어지는 문제가 생기고 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 스토퍼의 형태로서 일본국 특허공개 1998－156786호 공보에 보이는 것 같은 진자식(振子式) 스토퍼를 채용하는 것이 상정된다. 그렇지만, 일반적인 산업용 로봇의 경우, 방진 대책에 대한 기술 사상은 없고, 이러한 진자식 스토퍼를 채용하여도 클린룸에의 적용은 할 수 없었다. 또한 이동대차(移動臺車) 상에 재치된 산업용 로봇은 아니기 때문에, 어느 위치에 진자식 스토퍼를 배치하면, 최적화의 기술 사상도 없기 때문에, 피작업물을 반송하는 산업용 로봇에의 적용은 곤란하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 클린룸으로 사용 가능하여 택트 타임을 단축할 수 있는 산업용 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 다음과 같이 구성한 것이다.

청구항 1에 기재된 발명은,

피작업물을 재치하는 핸드(hand)와, 상기 핸드를 상기 피작업물의 소정의 위치로부터 출납 및 공급하는 암(arm)과, 상기 암과 상하 이동 기구가 지지 부재에 의해 연결되고, 상기 상하 이동 기구의 하부에 대좌가 설치되고, 상기 대좌가 선회하는 기대(基臺)에 진자 스토퍼가 구비된 것이다.

또, 청구항 2에 기재된 발명은,

상기 진자 스토퍼가, 상기 핸드의 이동 방향 및 상기 지지 부재의 이동 방향으로 서로 직교하는 축선 상에 대해서 요동하도록 상기 기대의 상면에 배치된 것이다.

또, 청구항 3에 기재된 발명은,

상기 진자 스토퍼가, 상기 핸드의 이동 방향 및 상기 지지 부재의 이동 방향으로 서로 직교하는 축선 상에 대해서 좌우 대칭으로 동작하도록 상기 기대의 상면(上面)에 배치된 것이다.

또, 청구항 4에 기재된 발명은,

상기 진자 스토퍼가, 상기 기대를 재치한 이동대차의 이동 방향에 대해서 상기 대좌의 선회 중심을 통과하는 축선에 대해서 요동하도록 상기 기대의 상면에 배치된 것이다.

또, 청구항 5에 기재된 발명은,

상기 진자 스토퍼가, 상기 기대를 재치한 이동대차의 이동 방향에 대해서 상기 대좌의 선회 중심을 통과하는 축선에 대해서 좌우 대칭으로 동작하도록 상기 기대의 상면에 배치된 것이다.

또, 청구항 6에 기재된 발명은,

상기 진자 스토퍼의 하측면에 커넥터(connector)가 설치되고, 상기 기대 중에서 분기되는 케이블베이어(cableveyor)의 길이가 같은 것이다.

또, 청구항 7에 기재된 발명은,

상기 진자 스토퍼의 하측면에 커넥터가 설치되고, 상기 기대 중에서 분기되는 케이블베이어의 길이가 어느 일방이 타방에 비해 긴 것이다.

또, 청구항 8에 기재된 발명은,

상기 진자 스토퍼가, 베이스, 진자, 지지부, 고정부로 구성된 것이다.

또, 청구항 9에 기재된 발명은,

상기 베이스가, 상기 진자와 내마모성 재료를 개재하여 상기 진자의 형상에 따르도록 접촉하는 것이다.

또, 청구항 10에 기재된 발명은,

상기 지지부는 내마모성 재료의 슬리브(sleeve)로 구성되고, 상기 진자의 회전 방향 및 중력 방향을 지지하는 것이다.

또, 청구항 11에 기재된 발명은,

상기 내마모성 재료가 불소계 수지 또는 폴리머계 재료의 어느 것으로 구성된 것이다.

본 발명에 의하면, 저발진의 스토퍼를 구성할 수가 있고, 클린룸에 있어서의 작업을 실현할 수 있음과 아울러, 최단의 동작으로 피작업물을 반송할 수가 있어 택트 타임을 단축할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 산업용 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 나타내는 기대의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 나타내는 진자 스토퍼의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 나타내는 산업용 로봇의 동작 순서이다.
도 5는 본 발명의 실시예를 나타내는 그 외의 산업용 로봇의 사시도이다.
도 6은 종래의 산업용 로봇의 동작 순서이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도를 참조하여 설명한다.

<실시예 1>

본 실시 형태는 도 1에 나타내듯이, 산업용 로봇(1)은 관절부(3, 4, 5)에 의해 회전 가능하게 연결되어 회전 구동원에 의한 회전력을 전달하고 소망의 동작을 시키는 암(2)을 2조 구비하고 있다. 또 암(2)에 의해 피작업물을 보지(保持)하는 핸드부(8)는 도 중 화살표 X로 나타내는 피작업물의 출납·공급 방향으로 직선 이동 가능하도록 구성된다.

또, 암(2)이 설치되어 있는 지지 부재(10)를 상하로 이동시키는 상하 이동 부재(11)를 구비하고, 암(2)의 상하 위치를 조정 가능하게 하고 있다. 또 상하 이동 기구(11)의 대좌(13)는 회동 가능하게 설치되고, 산업용 로봇(1)을 선회하여 방향을 바꿀 수 있도록 하고 있다. 대좌(13)는 기대(14)에 구비되고, 기대(14)는 이동대차(15) 상에 배치되고 있다.

기대(14)에 배치된 커넥터(16)는, 도 2에 나타내듯이 이동대차(15)의 이동 방향과 동방향으로 되도록 배치되어 있다. 또 진자 스토퍼(17)는 기대(14)의 상면 또한 커넥터(16)의 상부에 배치되고, 진자 스토퍼(17)의 진폭의 중심이 선회 중심(18)과 이동대차의 이동 방향에 대해서 축선 상에서 일치하도록 배치되어 있다. 이와 같이 함으로써, 대좌(13)가 선회했을 때에 스토퍼의 두께분(分)을 흡수하여 ±181.5°정도 선회하는 것이 가능하게 되는 것이다. 즉 커넥터(16)의 위치 및 진자 스토퍼(17)의 위치와 선회 중심(18)의 위치 관계에 의해서, 산업용 로봇(1)의 초기 설치 위치가 구해지는 것이다. 또 커넥터(16)가 이동대차(15)의 이동 방향과 동방향으로 또한 선회 중심(18)과 진자 스토퍼(17)를 이동대차(15)의 이동 방향에 관한 축선 상에 대칭으로 동작하도록 배치되어 있는 경우, 기대(14) 내의 케이블베이어(19)의 길이는, 대좌(13)가 ±180.5°선회하는 만큼의 길이를 확보하고 대칭으로 배치된다. 이러한 구성이 최적인 케이블베이어(19)의 최적인 구성이다. 모터(motor)의 배치나 커넥터(connector)의 수에 따라서 다르므로 한정되는 것은 아니다.

또, 진자 스토퍼(17)는 선회 중심(18)의 이동대차(15)의 이동 방향의 축선 상의 기대(14) 상에 있으면 좋기 때문에, 커넥터(16)의 상부가 아니라, 커넥터(16)의 반대 방향으로 배치되어도 좋다.

본 실시 형태에서는, 이동대차 상에 산업용 로봇(1)이 배치되었을 경우에 대해서 설명하였다. 이동대차가 없는 경우의 커넥터 위치는, 산업용 로봇의 초기 설치 상태에 있어서 핸드의 상하 이동 방향 및 피작업물의 출납·공급 방향에 대해서 직교하는 방향으로 배치되어 있고, 그 커넥터(16)의 상부 또는 선회 중심을 통과하여 피작업물의 출납·공급 방향에 대해서 직교하는 방향에 대해서 대칭으로 동작하도록 진자 스토퍼(17)가 배치되면 좋기 때문이다.

또, 대좌(13)에는 암(20) 선단에 원통 스토퍼(21)가 구비되어 있다. 대좌(13)가 선회하면 원통 스토퍼(21)가 진자 스토퍼(17)와 접촉하여 선회 동작을 규제하는 것이다.

당연히, 산업용 로봇(1)의 대좌(13)의 선회 각도는 미도시의 콘트롤러(controller)에 의해 감시되고, 대좌(13)에 구비된 인코더(encoder)에 의해 지령 위치(180°)로 되면, 감속 정지하는 것이고, 원통 스토퍼(21)의 두께에 의해 진자 스토퍼(17)에 접촉하는 것이다.

다음에, 진자 스토퍼에 대하여 도 3을 이용하여 상세하게 설명한다. 진자 스토퍼(17)는, 베이스(171), 진자(172), 지지부(173), 고정부(174)로 구성되어 있고, 베이스(171)는 진자(172)의 형상을 따르도록 경사상(傾斜狀)으로 형성되고, 진자(172)와 접촉하는 부분에는 내마모성 재료인 고내마모성 우레탄이 설치되어 있다. 마찬가지로 진자(172)의 양측면에도 고내마모성 우레탄이 설치되어 있고, 대좌(13)로부터 연장된 암(20) 선단에 배치된 원통 스토퍼(21)와 접촉한다. 원통 스토퍼(21)도, 또 내마모성 재료인 고내마모성 우레탄으로 구성되어 있다. 진자(172)는 내마모성 재료인 고내마모성 우레탄의 슬리브(지지부)(173)로 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 슬리브(173)는 기대(14)와 체결하는 고정부(174)와 간극이 설치되어 있으므로, 어느 정도 자유롭게 움직일 수가 있고, 진자(172)의 중력 방향도 지지하도록 칼라(collar)(175)를 구비하고 있다.

본 실시예에서는 지지부(173)를 미끄럼 베어링의 슬리브로 설명했지만, 그에 한정되는 것은 아니고, 일반적인 굴림 베어링을 이용하는 것도 가능하다.

또, 내마모성 재료로서 고내마모성 우레탄을 예로 설명했지만, 그 외의 재료로서 불소 수지, 폴리우레탄이나 폴리옥시메틸렌 등의 폴리머 재료로 구성되어 들어가면 좋다.

이렇게 구성함으로써, 진자(172)와 베이스(171)의 접촉, 진자(172)와 원통 스토퍼(21)의 접촉 부분을 내마모성 재료인 고내마모성 우레탄으로 구성함으로써, 클린룸으로 사용하여도 발진을 줄일 수가 있다. 또한 원통 스토퍼(21)와 진자(172)의 접촉을, 원통 스토퍼(21)를 원통 상(上)으로 함으로써 접촉 면적을 작게 하여 발진을 더 줄이고 있다.

다음에 동작에 대해서 도 4를 이용하여 설명한다. 동작 순서로서 A－D－C－A의 차례로 피작업물을 반송하는 경우이다. A로부터 D로 반시계방향으로 90°선회하고, 미도시의 피작업물의 반입, 반출 동작을 행하고, 다음에 D로부터 C로 반시계방향으로 90°선회하고(A로부터 180°선회한 것으로 된다), 피작업물의 반입, 반출 동작을 행하고, C로부터 A로 시계회전으로 180°선회하여 일련의 동작을 완료한다. 즉 선회량은 360°로 된다. 필자들에 의하면 도 5에서 나타낸 선회량은 540°이고, 선회 각도차는 180°로 되고, 이동 시간으로 나타내면 2초 택트 타임을 단축하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 이동대차의 이동 방향과 동방향으로 커넥터를 구비하고, 선회 중심과 이동대차의 이동 방향의 축선 상에 진자 스토퍼를 구비함으로써, 선회 각도의 사각(死角)을 없앨 수 있기 때문에 택트 타임을 단축할 수가 있다.

또, 진자 스토퍼의 접촉 부분에 내마모성 재료를 이용함으로써, 저발진으로 되고, 클린룸으로 사용할 수 있게 된다.

본 실시 형태는 매우 적합한 일례이지만 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변형 실시가 가능하다.

본 실시 형태에서는, 암의 측부에 상하 이동 기구를 구비한 예를 이용하여 설명했지만, 도 5에 나타내는 것 같은 링크형의 로봇이라도 좋고, 기대(14) 상에 대좌(13)를 가져 상하로 이동을 가능하게 하는 링크 기구(22)를 구비한 것이라도 좋다. 이와 같이 산업용 로봇을 선회하는 기구를 구비한 것이라면 좋은 것은 당연한 것이다.

1　 산업용 로봇(robot)
2　 암(arm)
3　 관절부 4　 관절부 5　 관절부
8　 핸드(hand)
10　지지 부재
11　상하 이동 기구
13　대좌(臺座)
14　기대(基臺)
15　이동대차(移動臺車)
16　커넥터(connector)
17　진자 스토퍼(stopper)
171　베이스(base)
172　진자
173　슬리브(sleeve)
174　고정부
175　칼라(collar)
18　 선회 중심
19　 케이블베이어(cableveyor)
20　 암
21　 원통 스토퍼
22　 링크 기구

Claims

피작업물을 재치하는 핸드와, 상기 핸드를 상기 피작업물의 소정의 위치로부터 출납 및 공급하는 암과, 상기 암과 상하 이동 기구가 지지 부재에 의해 연결되고, 상기 상하 이동 기구의 하부에 대좌가 설치되고, 상기 대좌가 선회하는 기대에 진자 스토퍼를 구비한 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 진자 스토퍼는, 상기 핸드의 이동 방향 및 상기 지지 부재의 이동 방향으로 서로 직교하는 축선 상에 대해서 요동하도록 상기 기대의 상면에 배치된 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 진자 스토퍼는, 상기 핸드의 이동 방향 및 상기 지지 부재의 이동 방향으로 서로 직교하는 축선 상에 대해서 좌우 대칭으로 동작하도록 상기 기대의 상면에 배치된 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 진자 스토퍼는, 상기 기대를 재치한 이동대차의 이동 방향에 대해서 상기 대좌의 선회 중심을 통과하는 축선에 대해서 요동하도록 상기 기대의 상면에 배치된 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 진자 스토퍼는, 상기 기대를 재치한 이동대차의 이동 방향에 대해서 상기 대좌의 선회 중심을 통과하는 축선에 대해서 좌우 대칭으로 동작하도록 상기 기대의 상면에 배치된 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 진자 스토퍼의 하측면에 커넥터가 설치되고, 상기 기대 중에서 분기되는 케이블베이어의 길이가 같은 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 진자 스토퍼의 하측면에 커넥터가 설치되고, 상기 기대 중에서 분기되는 케이블베이어의 길이가 어느 일방이 타방에 비해 긴 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 진자 스토퍼는, 베이스, 진자, 지지부, 고정부로 구성된 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제8항에 있어서,
상기 베이스는, 상기 진자와 내마모성 재료를 개재하여 상기 진자의 형상에 따르도록 접촉하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제8항에 있어서,
상기 지지부는 내마모성 재료의 슬리브로 구성되고, 상기 진자의 회전 방향 및 중력 방향을 지지하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
제8항 또는 제10항에 있어서,
상기 내마모성 재료는, 불소계 수지 또는 폴리머계 재료의 어느 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.