KR20140053023A - 위치 지정 들보 및 그 위치 지정 들보를 구비한 로봇 직선 운동 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위치 지정 들보 및 그 위치 저정 들보를 구비한 로봇 직선 운동 유닛을 제공한다. 위치 지정 들보는 서로 평행되는 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)를 포함하고 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12) 사이에 가름대(13)가 연결되고 가름대(13)는 들보(11, 12)에 수직되며 또한 가름대(13)와 들보(11, 12)와의 연결 위치에 직각 커넥션(15)이 설치된다. 로봇 직선 운동 유닛은 상기 위치 지정 들보의 표면에 설치되는 운동 레일과 그 운동 레일의 연장 방향에 따라 배치되는 전동 기구를 포함한다.

Description

위치 지정 들보 및 그 위치 지정 들보를 구비한 로봇 직선 운동 유닛{LOCATING BEAM AND ROBOT LINEAR MOTION UNIT WITH THE SAME}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2011년 5월 16일자로 중국국가지적재산권국에 출원된 발명명칭“위치 지정 들보 및 그 위치 지정 들보를 구비한 로봇 직선 원동 유닛”(출원 번호:201110126387.1)이란 특허건의 우선권을 주장한다.

본 발명은 로봇 직선 운동 시스템 분야에 관한 것으로, 특히 위치 지정 들보 및 그 위치 지정 들보를 구비한 로봇 직선 운동 유닛에 관한 것이다.

현재 고속도로 발전하고 있는 공업 자동화 시대에 있어서 점차적으로 많은 부분이 자동화 수준이 높은 기기에 의한 실현을 요구하고 있고 또한 노무비가 끊임없이 높아지고 작업 환경에 대한 요구가 높아지고 있어 로봇 제품이 개발되었다. 직각 좌표 로봇이란 공간 기하 관계가 XYZ 방향에 따라 형성한 입체 공간을 동작 공간으로 하는 공업 자동화 로봇 기기를 말한다. 이 기기를 공업에 응용함에 있어서 서로다른 프로그램에 의하여 설정되어 자동 제어를 실현하고 다용도의 조작 장치를 형성할 수 있게 된다.

직각 좌표 로봇은 주로 직선 운동 유닛과, 구동 유닛과, 제어 유닛과, 단말 조작 유닛 등 4개 기능 블록으로 구성된다. 직각 좌표 로봇의 단가를 절감시키고 제품의 개발 주기를 단축시키며 제품의 믿음성을 증가시키고 제품 기능을 향상시키기 위하여 유럽 및 미국의 많은 국가에서는 직각 좌표 로봇의 블록화를 실현하였고, 그중 직선 운동 유닛은 블록화중 가장 전형적이고 핵심적인 유닛이다. 직선 운동 유닛이란 전반 운동 요소를 하나의 운동체에 합한 것으로 운동 지지 부분(광 레버 혹은 직선 가이드)과, 위치 지정체 재료 부분(각종 규격의 재료)과, 전동 부분(타이밍 벨트 폴리 및 타이밍 벨트 혹은 스크류)과, 슬라이더 운동 부분(타이밍 벨트 혹은 스크류 너트의 작용에 의하여 운동함)을 포함한다.

과학 기술이 끝임없이 발전함에 따라 직각 좌표 로봇의 기능에 대하여 고속, 높은 정밀도, 높은 믿음성, 조작 편의성, 보수 가능성 등 더욱 높은 요구가 제출되었다. 핵심 유닛인 직선 운동 유닛의 믿음성, 안전성, 조작 가능성, 보수 용이성 등 기능은 점차적으로 과학자들의 중시를 받고 있고 직선 운동 유닛의 기능의 향상은 위치 지정체 재료 부분과 운동 지지 부분에 의하여 결정된다. 기존의 위치 지정체 재료 부분에 의하면 일반 알루미늄 재료의 중간 횡단면에서 전동 유닛을 장착하기 위한 장착 공간을 절단해내고 운동 지지 부분은 직접 장착 공간에 배치되고 이로하여 원래 재료의 기계 구조를 파괴하여 전반 구조의 기계 기능 및 역학적 기능을 하강시키게 된다. 그리고 기존의 위치 지정체 재료 부분과 운동 지지 부분은 일반적으로 한가락의 알루미늄 재료로 외팔보 구조를 구성하거나 혹은 두가락의 알루미늄 재료로 플레임 구조를 구성하고, 장기적으로 실천한 결과에 의하면 이 두가지 알루미늄 재료에 기반한 기계 구조는 모두 서로다른 정도의 굴복 변형 및 비틀림 변형이 발생하게 되고 또한 로봇 운동 속도가 높을 경우의 내충격성 역시 낮음을 발견하였다. 이러한 문제는 고기능, 높은 믿음성 및 높은 정밀도가 요구되는 직각 좌표 로봇의 직선 운동 시스템에 있어서 아주 치명적인 문제이다.

따라서 기계 구조가 안정적이고 굴복 변형, 비틀림 변형이 절감되고 높은 내충격성을 구비한 직선 운동 유닛을 제공하기를 요구하고 있다.

본 발명은 기존의 직선 운동 유닛의 위치 지정체 재료가 굴복 변형, 비틀림 변형되기 쉬워 직선 운동 유닛의 내충격성이 악화되는 문제를 해결할 수 있는 위치 지정 들보 및 그 위치 지정 들보를 구비한 로봇 직선 운동 유닛을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명의 한 방면에 의하면 서로 평행되는 제1 지지 들보와 제2 지지 들보를 포함하고 제1 지지 들보와 제2 지지 들보 사이에 가름대가 연결되고 가름대가 제1 지지 들보와 제2 지지 들보에 수직되며 또한 가름대와 제1 지지 들보 및 제2 지지 들보와의 연결 위치에 모두 직각 커넥션이 설치되는 위치 지정 들보를 제공한다.

또한 각 가름대와 제1 지지 들보 및 제2 지지 들보와의 연결 위치의 양측에 모두 직각 커넥션이 설치된다.

또한 제1 지지 들보와 제2 지지 들보의 단부에 일체화되거나 혹은 분리 가능한 밀봉 덮개 판자가 설치된다.

또한 제1 지지 들보, 제2 지지 들보와 가름대는 모두 알루미늄 재료이다.

본 발명의 다른 한 방면에 의하면 상기 위치 지정 들보의 표면에 설치되는 운동 레일과, 이 운동 레일의 연장 방향에 따라 배치되는 전동 기구를 포함하는 로봇 직선 운동 유닛을 제공한다.

또한 전동 기구는 단일 레일 전동 기구를 포함하고 운동 레일은 위치 지정 들보의 제1 지지 들보와 제2 지지 들보에 설치된 단일 레일이다.

또한 전동 기구는 쌍 레일 전동 기구를 포함하고 운동 레일은 각각 위치 지정 들보의 제1 지지 들보와 제2 지지 들보에 설치되는 제1 레일과 제2 레일이다.

또한 전동 기구는 스크류 전동 기구이다.

또한 전동 기구는 타이밍 벨트 폴리 전동 기구이다.

또한 위치 지정 들보의 운동 레일이 장착되는 표면에 운동 레일을 커버하는 더스트커버가 설치된다.

본 발명에 의하면 하기 효과를 실현할 수 있다.

제1 지지 들보와 제2 지지 들보 사이에 가름대 및 직각 커넥션을 설치함으로서 위치 지정 들보의 기계 구조의 강도를 강화시킬 수 있고 위치 지정 들보의 굴복 변형, 비틀림 변형을 방지할 수 있고 로봇 직선 운동 유닛의 내충격성을 향상시킬 수 있다.

상기 목적, 특징 및 장점 이외 본 발명은 기타 목적, 특징 및 장점을 구비한다. 아래 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 명세서의 일부분인 도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 실시예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것으로 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 레일 전동 기구에 적용되는 위치 지정 들보의 정면 구조를 나타낸 도이고,
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 레일 전동 기구에 적용되는 위치 지정 들보의 입체 구조를 나타낸 도이며,
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 레일 전동 기구에 적용되는 두가락의 위치 지정 들보상의 두 전달 기구를 하나의 구동 모터로 구동하는 경우의 정면 구조를 나타낸 도이고,
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 레일 전동 기구에 적용되는 두가락의 위치 지정 들보상의 두 전달 기구를 하나의 구동 모터로 구동하는 경우의 입체 구조를 나타낸 도이며,
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쌍 레일 전동 기구에 적용되는 위치 지정 들보의 입체 구조를 나타낸 도이고,
도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쌍 레일 전동 기구에 적용되는 위치 지정 들보에 스크류 전동 기구를 장착한 겨우의 입체 구조를 나타낸 도이며,
도7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쌍 레일 전동 기구에 적용되는 위치 지정 들보에 타이밍 벨트 폴리 전동 기구를 장착한 경우의 입체 구조를 나타낸 도이다.

아래 도면을 결합하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명은 특허청구범위에 의하여 한정 및 커버된 여러가지 형태로 실시될 수 있다.

도1과 도2에 도시한 바와 같이 본 발명의 한 방면에 의하면 서로 평행되는 제1 지지 들보(11)과 제2 지지 들보(12)를 포함하고 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12) 사이에 가름대(13)가 연결되고 가름대(13)는 제1 지지 들보(11) 및 제2 지지 들보(12)에 수직되고 또한 가름대(13)와 제1 지지 들보(11) 및 제2 지지 들보(12)와의 연결 위치에 모두 직각 커넥션(15)이 설치되는 위치 지정 들보를 제공한다.

평행되는 두가락의 지지 들보를 이용하고 또한 두가락의 지지 들보 사이에 가름대 및 직각 커넥션을 설치함으로서 위치 지정 들보의 비틀림 방지성을 유효하게 방지할 수 있고 위치 지정 들보의 비틀림 변형을 절감시키며 직선 운동 유닛 전체의 내충격성을 향상시킬 수 있다.

제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)의 구조 강도 및 가름대와의 연결 강도를 강화시키기 위하여 각 가름대(13)와 제1 지지 들보(11), 제2 지지 들보(12)와의 연결 위치의 양측에 모두 직각 커넥션(15)을 설치하고, 즉 한가락의 가름대의 상하 두 측면에 총 4개 직각 커넥션(15)이 설치되는 것이 바람직하다.

직선 운동 유닛의 응용 상황에 따라 위치 지정 들보의 길이가 서로다를 수 있고 가름대(13)의 수량은 위치 지정 들보의 길이가 증가됨에 따라 증가된다.

위치 지정 들보의 양단의 횡단면이 작업자에 상처를 주는 것을 방지하고 또한 위치 지정 들보가 더욱 세련되도록 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)의 단말에 일체화되거나 혹은 분리 가능한 밀봉 덮개 판자(16)가 설치된다. 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)의 두께가 엷고 그 사이의 거리가 가까울 때 하나의 밀봉 덮개 판자(16)에 의하여 두 지지 들보를 밀봉할 수 있고 두 지지 들보의 두께가 두껍고 그 사이의 거리가 멀어서 플레임 구조를 구성할 때 두 밀봉 덮개 판자(16)에 의하여 각각 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)의 단말을 밀봉할 수 있다.

위치 지정 들보의 전반 기능을 향상시키기 위하여 제1 지지 들보(11), 제2 지지 들보(12), 가름대(13)를 모두 알루미늄 재료로 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 한 방면에 의하면 상기 위치 지정 들보의 표면에 설치되는 운동 레일과 그 운동 레일의 연장 방향에 따라 배치되는 전동 기구를 구비한 로봇 직선 운동 유닛을 제공한다.

운동 레일을 위치 지정 들보의 표면에 설치하면 위치 지정 들보에 장착 홈을 형성할 필요가 없고 위치 지정 들보 재료의 횡단면이 파괴되지 않음으로 위치 지정 들보의 기계 기능 및 역학적 기능을 모두 보장할 수 있다. 전동 기구는 단일 레일 전동 기구(도1 및 도2를 참조)일 수 있고, 이때 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)의 두께는 엷고 그 사이의 거리는 짧으며 가름대의 길이도 짧으며 4개 직각 커넥션(15) 사이의 거리 역시 짧으며 운동 레일은 위치 지정 들보의 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)에 설치되는 단일 레일(21)이다.

도3 및 도4에 도시한 바와 같이 하나의 구동 모트(90)를 이용하여 두 단일 레일 전동 기구를 동시에 구동할 수 있고 각 단일 레일 전동 기구를 각각 한 위치 지정 들보에 설치할 수 있다.

도5에 도시한 바와 같이 전동 기구가 쌍 레일 전동 기구일 수 있고 쌍 레일의 경우, 충격력이 큰 운동 유닛에 응용할 수 있다. 이때 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)의 두께가 두껍고 그 사이의 거리도 멀며 이때의 위치 지정 들보는 플레임 구조에 유사하고 운동 레일은 각각 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)에 설치되는 제1 레일(22)과 제2 레일(미도시, 제1 레일(22)에 대칭되어 설치됨)이다. 레일 전동 기구는 각각 제1 레일(22)과 제2 레일에서 슬라이딩하는 두 슬라이더를 포함한다. 여기서, 각 레일은 단일 레일(21)과 두 평행되는 단일 레일을 포함하는 제1 레일(22)과 제2 레일을 포함하고, 즉 전동 기구가 쌍 레일 전동 기구일 경우, 위치 지정 들보는 총 4개 단일 레일(제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)에 두개씩)이 장착된다.

전동 기구가 스크류 전동 기구 혹은 타이밍 벨트 폴리 전동 기구인 것이 바람직하다.

운동 레일에 대하여 방진 및 보호 작용을 실현하기 위하여 위치 지정 들보의 운동 레일이 장착되는 표면에 운동 레일을 커버하는 더스트커버(30)가 설치된다. 실재에 있어서, 운동 레일이 위치 지정 들보의 축 방향으로 연장되는 측면에 설치된다고 말할 수 있다.

아래 각각 쌍 레일의 스크류 전동 기구와 타이밍 벨트 폴리 전동 기구를 구비한 직선 운동 유닛에 대하여 설명한다.

도6에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 로봇 직선 운동 유닛중의 위치 지정 들보(위치 지정체 재료)와 전동 기구(운동 지지 유닛)의 구조는 하기와 같다: 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)의 양단에 밀봉 덮개 판자(16)가 설치되고 가름대(13)는 표준적인 직각 체결구(15)에 의하여 두가락의 지지 들보 사이에 고정되고 두 지지 들보의 양단에 가름대(15)가 설치된 상황하에서 시스템 구조의 강도를 강화하고 시스템의 믿음성을 향상시키며 시스템의 정밀도를 향상시킬 때, 지지 들보 사이의 가름대(13)의 갯수를 지지 들보의 길이에 따라 확정할 수 있고 운동 레일은 볼트에 의하여 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)에 고정되고 더스트커버(30) 역시 볼트에 의하여 각각 두가락의 지지 들보에 고정된다.

도7에 도시한 바와 같이 이용되는 스크류 전동 기구의 구조는 제1 베어링 받침대(41)와 제2 베어링 받침대(42)가 볼트에 의하여 각각 지지 들보의 양단에 고정되고 서보 모터G는 볼트에 의하여 감속기(50)에 고정되며 감속기(50)는 볼트에 의하여 제1 베어링 받침대(41)에 고정되고 스크류(61)의 일단은 제1 베어링(43)에 의하여 제1 베어링 받침대(41)에 고정되며 또한 커플러(51)에 의하여 직접 서보 모터G의 축에 연결되고 타단은 제2 베어링(42)에 의하여 제2 베어링 받침대(42)에 고정되고 슬라이더(63)는 스크류(61)를 통과하여 운동 레일에 고정되며 스크류 너트(65)는 스크류(61)를 통과하여 슬라이더(63)에 고정되고 서보 모터G의 구동으로 인하여 슬라이더(63)는 운동 레일에 따라 왕복 직선 운동을 수행할 수 있다. 이로하여 운동의 가이드 기능을 실현할 수 있다.

이용되는 타이밍 벨트 전동 기구의 구조는 타이밍 벨트 어댑터(71)는 4개 볼트에 의하여 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)에 고정되고 타이밍 벨트 압력판(72)은 4개 볼트에 의하여 타이밍 벨트 어댑터(71)에 고정되며 타이밍 벨트(73)의 양단은 각각 타이밍 벨트 압력판(72)과 타이밍 벨트 어댑터(71)를 통하여 지지 들보에 고정되고 타이밍 벨트(73)는 벨트 폴리 상자(75)를 통과하고 벨트 폴리 상자(75)는 볼트에 의하여 타이밍 벨트 슬라이더(76)에 고정되며 상자 덮개 판자(77)은 4개 볼트에 의하여 벨트 폴리 상자(75)에 고정된다. 타이밍 벨트 슬라이더(76)는 운동 레일에 고정되어 벨트 폴리 상자(75)와 함께 서보 모터(40)의 구동으로 인하여 왕복 직선 운동을 수행하여 운동의 가이드 기능을 실현할 수 있다.

기존 기술에 비하여 본 발명에 따른 직각 좌표 로봇의 직선 운동 시스템에 의하면 기계 강도가 높고 구조의 믿음성이 강하며 내충격성 및 비틀림 방지성이 강하며 보수가 간단하고 조작이 간단한 장점을 구비하고, 또한 직각 좌표 로봇의 직선 운동 시스템중의 두 평행되는 제1 지지 들보(11) 및 제2 지지 들보(12)와 가름대(13)로 구성되는 구조(즉, 위치 지정체 재료 부분)가 모두 알루미늄 재료로 형성되어 전동 유닛(타이밍 벨트 폴리 전동 기구 혹은 스크류 전동 기구)이 위치 지정 들보의 표면에 고정되는 점, 및 직각 좌표 로봇의 직선 운동 시스템중의 가름대(13)가 표준적인 직각 커넥션(15)에 의하여 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12) 사이에 간단하고 편이하게 고정되고 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)의 양단에 각각 가름대(13)가 설치된 상황하에서 시스템의 구조 강도를 강화하고 시스템의 믿음성을 향상시키며 시스템의 정밀도를 향상시킬 경우, 두가락의 지지 들보 사이의 가름대(13)의 갯수를 지지 들보의 길이에 따라 확정할 수 있는 점에서 진보가 있다. 상기한바와 같이 직각 좌표 로봇의 직선 운동 시스템의 총 무게는 가볍고 위치 지정 들보의 횡단면이 파괴되지 않아 기계 기능 및 역학적 기능이 보장된다.

상기한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예로, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명에 여러가지 변화를 가져올 수 있다. 본 발명의 정신과 원칙을 벗어나지 않는 범위내에서 수행하는 모든 수정, 동등교체, 개량 등은 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims (10)

1. 서로 평행되는 제1 지지 들보(11)와 제2 지지 들보(12)를 구비하고 상기 제1 지지 들보(11)와 상기 제2 지지 들보(12) 사이에 가름대(13)가 연결되고 상기 가름대(13)는 상기 제1 지지 들보(11)와 상기 제2 지지 들보(12)에 수직되며 또한 상기 가름대(13)와 상기 제1 지지 들보(11) 및 상기 제2 지지 들보(12)와의 연결 위치에 모두 직각 커넥션(15)이 설치되는 것을 특징으로 하는 위치 지정 들보.
2. 제 1 항에 있어서,
   각 상기 가름대(13)와 상기 제1 지지 들보(11) 및 상기 제2 지지 들보(12)와의 연결 위치의 양측에 모두 상기 직각 커넥션(15)이 설치되는 것을 특징으로 하는 위치 지정 들보.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 지지 들보(11)와 상기 제2 지지 들보(12)의 단말에 일체화되거나 혹은 분리 가능한 밀봉 덮개 판자(16)가 설치되는 것을 특징으로 하는 위치 지정 들보.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 지지 들보(11), 상기 제2 지지 들보(12), 상기 가름대(13)가 모두 알루미늄 재료인 것을 특징으로 하는 위치 지정 들보.
5. 운동 레일(21, 22)과, 상기 운동 레일(21, 22)의 연장 방향에 따라 배치되는 전동 기구를 포함하는 로봇 직선 운동 유닛에 있어서,
   상기 운동 레일(21, 22)이 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서의 위치 지정 들보의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 직선 운동 유닛.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 전동 기구가 단일 레일 전동 기구를 포함하고 상기 운동 레일(21, 22)이 상기 위치 지정 들보의 상기 제1 지지 들보(11)와 상기 제2 지지 들보(12)에 설치되는 단일 레일(21)인 것을 특징으로 하는 로봇 직선 운동 유닛.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 전동 기구가 쌍 레일 전동 기구를 포함하고 상기 운동 레일(21, 22)이 각각 상기 위치 지정 들보의 상기 제1 지지 들보(11)와 상기 제2 지지 들보(12)에 설치되는 제1 레일(22)과 제2 레일인 것을 특징으로 하는 로봇 직선 운동 유닛.
8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전동 기구가 스크류 전동 기구인 것을 특징으로 하는 로봇 직선 운동 유닛.
9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전동 기구가 타이밍 벨트 폴리 전동 기구인 것을 특징으로 하는 로봇 직선 운동 유닛.
10. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 지정 들보의 상기 운동 레일(21, 22)이 장착된 상기 표면에 상기 운동 레일(21, 22)을 커버하는 더스트커버(30)가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 직선 운동 유닛.

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