KR20170001369A - 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3개 이상의 구동링크가 마련되고, 상기 구동링크마다 한 쌍의 수동링크가 연결되는 병렬 링크 로봇의 관절구조에 있어서, 상기 구동링크의 단부에 양측으로 각각 돌출되도록 마련되는 볼; 상기 볼 각각의 둘레를 감싸서 상기 볼로부터 회전 가능하게 결합되고, 상기 수동링크 각각의 끝단에 마련되는 볼결합링; 및 상기 볼과 상기 볼결합링 사이에 개재되어 상기 볼 또는 상기 볼결합링의 마모를 방지하는 라이너링;을 포함하도록 한 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 동작시 구동링크의 마찰 유발을 해소함으로써, 관절구조로부터 마찰로 인한 파티클의 발생을 최소화할 수 있고, 구동링크의 원활한 움직임에 의해 소음 유발을 줄일 수 있으며, 부싱 등과 같은 소모성 부품의 생략으로 인해 반영구적으로 사용할 수 있다.

Description

부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조{Joint structure without bushing of parallel link robot}

본 발명은 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소모성 부품의 생략으로 인해 반영구적으로 사용할 수 있는 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조에 관한 것이다.

일반적으로, 병렬 링크 로봇은 비교적 경량의 제품이나 부품 또는 비젼 검사 장치 등을 고속으로 이송하는데 주로 사용되는 것으로서, 링크부의 개수에 따라 델타(delta) 로봇 또는 쿼트로(quattro) 로봇 등으로 칭한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 병렬 링크 로봇을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 병렬 링크 로봇(100)은 델타 로봇으로서, 기초부(110), 가동부(120), 기초부(110)와 가동부(120)를 연결하는 제 1 내지 제 3 링크부(200a,200b,200c)를 포함하며, 가동부(120)에는 공구장착부(190)가 구비된다.

제 1 링크부(200a)는 구동링크(210a)와 2개의 수동링크(220a,230a)를 포함한다. 제 1 구동링크(210a)는 일단이 기초부(110)에 설치된 제 1 액츄에이터(130a)에 연결된다. 2개의 수동링크(220a,230a)는 각각의 일단이 구동링크(210a)의 타단에 볼조인트를 통해 연결되고, 각각의 타단이 가동부(120)에 볼조인트를 통해 연결된다.

제 2 링크부(200b)와 제 3 링크부(200c)도 제 1 링크부(200a)와 동일한 구조를 가지며, 각각은 구동링크(210b,210c), 2개의 수동링크(220b,230b)(220c,230c)를 포함한다. 또한 각각의 구동링크(210b,210c)에는 제 2 액츄에이터(130b)와 제 3 액츄에이터(130c)가 각각 연결된다.

제 1 내지 제 3 링크부(200a,200b,200c)는 각각 제 1 내지 제 3 액츄에이터(130a,130b,130c)에 의해 개별적으로 제어된다. 따라서 가동부(120)는 x축, y축, z축의 3자 유도 이동을 통해 위치결정이 가능해진다.

또한 종래의 다른 기술에 따른 병렬 링크 로봇으로는 한국특허등록 제10-1269187호의 "와이어로프를 이용하여 추가 자유도를 부여한 병렬 링크 로봇"이 제시된 바 있는데, 이는 서로 이격된 기초부와 가동부; 상기 기초부와 상기 가동부를 연결하는 것으로서, 각각 상기 기초부에 대해 1 자유도를 갖는 구동링크와 상기 구동링크와 상기 가동부를 연결하는 한 쌍의 평행한 수동링크를 구비하는 3개 이상의 링크부; 상기 링크부의 구동링크에 각각 연결된 다수의 액츄에이터; 상기 가동부에 대해 1자유도 이상을 갖도록 설치된 자세변환기구부; 상기 자세변환기구부에 연결된 와이어로프; 및 상기 와이어로프를 구동시키는 와이어 액츄에이터를 포함한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술들은 구동링크와 수동링크 간의 연결 부위와, 수동링크와 가동부 간의 연결 부위에 해당하는 관절구조가 동작시, 마찰을 유발시켜서 파티클을 발생시키고, 이로 인해 가동부의 이동 대상인 제품이나 부품 또는 장치 등을 오염시키게 되며, 특히 가동부에 고정되는 비젼 검사 장치를 사용하여 제품을 검사하고자 하는 경우, 제품에 결함을 유발시키는 문제점을 가지고 있었다. 또한 상기한 바와 같은 종래 기술들은 동작시, 수동링크에 마찰을 유발함으로써 관절구조로부터 소음을 유발하게 되고, 소모성 부품의 사용으로 인해 반영구적인 사용이 어렵다는 문제점을 가지고 있었다.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 관절구조로부터 마찰로 인한 파티클의 발생을 최소화할 수 있고, 구동링크의 원활한 움직임에 의해 소음 유발을 줄일 수 있으며, 소모성 부품의 생략으로 인해 반영구적으로 사용할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 3개 이상의 구동링크가 마련되고, 상기 구동링크마다 한 쌍의 수동링크가 연결되는 병렬 링크 로봇의 관절구조에 있어서, 상기 구동링크의 단부에 양측으로 각각 돌출되도록 마련되는 볼; 상기 볼 각각의 둘레를 감싸서 상기 볼로부터 회전 가능하게 결합되고, 상기 수동링크 각각의 끝단에 마련되는 볼결합링; 및 상기 볼과 상기 볼결합링 사이에 개재되어 상기 볼 또는 상기 볼결합링의 마모를 방지하는 라이너링;을 포함하는, 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 3개 이상의 구동링크 마다 한 쌍의 수동링크가 연결되고, 상기 수동링크에 연결되는 가동부를 가지는 병렬 링크 로봇의 관절구조에 있어서, 상기 가동부의 단부에 양측으로 각각 돌출되도록 마련되는 볼; 상기 볼 각각의 둘레를 감싸서 상기 볼로부터 회전 가능하게 결합되고, 상기 수동링크 각각의 끝단에 마련되는 볼결합링; 및 상기 볼과 상기 볼결합링 사이에 개재되어 상기 볼 또는 상기 볼결합링의 마모를 방지하는 라이너링;을 포함하는, 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조가 제공된다.

상기 라이너링은, 상기 볼결합링과 동일한 폭을 가지도록 형성되고, 합성수지재로 이루어질 수 있다.

상기 볼은, 지지볼트의 단부에 고정볼트를 사용하여 고정되고, 상기 지지볼트가 상기 구동링크 또는 상기 가동부에 마련되는 볼고정부에 나사 결합됨으로써, 상기 구동링크 또는 상기 가동부에 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조에 의하면, 동작시 구동링크의 마찰 유발을 해소함으로써, 관절구조로부터 마찰로 인한 파티클의 발생을 최소화할 수 있고, 구동링크의 원활한 움직임에 의해 소음 유발을 줄일 수 있으며, 부싱 등과 같은 소모성 부품의 생략으로 인해 반영구적으로 사용할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 병렬 링크 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조의 요부를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조를 확대하여 도시한 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조를 확대하여 도시한 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조(300)는 볼(310), 볼결합링(320) 및 라이너링(330)을 포함할 수 있다.

본 발명에서 병렬 링크 로봇은 적어도 3개 이상의 구동링크(510)가 마련되고, 구동링크(510)마다 한 쌍의 수동링크(520)가 연결되고, 수동링크(520)에 연결되어 구동링크(510)의 구동에 의해 이동하는 가동부(530)를 포함한다. 또한 병렬 링크 로봇은 델타(delta) 로봇 또는 쿼트로(quattro) 로봇을 비롯하여, 다양한 개수의 구동링크를 가질 수 있는데, 예컨대 델타 로봇인 경우, 액츄에이터가 설치되는 기초부와, 제품이나 부품의 이송을 위한 진공 흡착 장치나 그립퍼 등이 고정되거나, 비젼 검사를 위한 장치 등이 고정되는 가동부(530)와, 기초부와 가동부(530)를 연결하는 3개의 링크부를 포함할 수 있다. 각각의 링크부는 구동링크(510)와 한 쌍의 수동링크(520)를 포함하는데, 구동링크(510)는 일단이 기초부에 설치된 액츄에이터에 연결됨으로써 액츄에이터의 구동에 의해 회전 운동하게 된다. 또한 2개의 수동링크(520) 각각은 일단이 구동링크(510)의 타단에 본 발명의 일 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조(300)를 통해 연결되고, 타단이 가동부(530)에 본 발명의 다른 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조(400)를 통해 연결된다. 또한 수동링크(520)는 바(bar) 형태의 길이부재로 이루어지는데, 금속재나 합성수지재 등을 비롯하여 다양한 재질로 제작될 수 있고, 일례로 카본재로 제작될 수 있다. 여기서 본 발명의 일 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조(300)와 본 발명의 다른 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조(400)는 설치 위치만을 달리할 뿐, 구조적으로 동일하다고 볼 수 있다.

이와 같은 병렬 링크 로봇은 링크부 각각에 대한 액츄에이터의 구동에 의해 링크부 각각의 구동링크(510)가 회동함으로써 수동링크(520)의 위치변경 내지 자세가변에 의해, 가동부(530)가 x축, y축 및 z축의 3자 유도 이동을 통해서 자신에 설치된 이동 대상물의 위치를 결정할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 볼(310)은 구동링크(510)의 단부에 양측으로 각각 돌출되도록 마련된다. 볼(310)은 지지볼트(311) 단부에 고정볼트(312)를 사용하여 고정될 수 있고, 지지볼트(311)가 구동링크(510)에 마련되는 볼고정부(511)에 나사 결합됨으로써 구동링크(510)에 고정될 수 있다. 또한 볼(310)은 상기한 고정볼트(312)를 사용하지 않도록 지지볼트(311)와 일체로 형성될 수도 있다.

볼결합링(320)은 볼(310) 각각의 둘레를 감싸서 볼(310)로부터 회전 가능하게 결합되고, 수동링크(520) 각각의 끝단, 예컨대 상단에 마련된다. 볼결합링(320)은 볼(310) 둘레를 감싸서 볼(310)로부터 회전 가능하게 결합되기 위하여, 내측면이 볼(310)의 곡률에 상응하는 곡률면을 가지도록 형성될 수 있다. 또한 볼결합링(320)은 링고정부(321)에 의해 수동링크(520)의 상단에 고정될 수 있는데, 링고정부(321)는 볼결합링(320)과 일체를 이루도록 형성되거나, 볼결합링(320)과는 별개로 제작되어 볼트 등에 의해 볼결합링(320)에 고정될 수 있고, 수동링크(520)에 나사 결합되거나, 억지 끼움을 비롯하여 다양한 결합방식에 의해 고정될 수 있으며, 수동링크(520)에 회전 가능하도록 결합될 수도 있다. 또한 볼결합링(320)은 볼(310)과의 사이에 라이너링(330)이 개재되기 위한 유격을 가지도록 형성될 수 있다.

라이너링(330)은 볼(310)과 볼결합링(320) 사이에 개재되어 볼(310) 또는 볼결합링(320)의 마모를 방지하도록 한다. 또한 라이너링(330)은 볼(310)과 볼결합링(320)에 의해 가해지는 응력이 전체적으로 균일하게 분포되도록 함으로써 응력 집중에 의한 파손을 방지하기 위하여, 볼결합링(320)과 동일한 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 또한 라이너링(330)은 볼(310)과 볼결합링(320)과의 결합을 용이하도록 하면서 비록 크진 않지만 완충력을 가지도록 합성수지재로 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조를 확대하여 도시한 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조(400)는 앞서 설명한 바와 같이, 3개 이상의 구동링크(510) 마다 한 쌍의 수동링크(520)가 연결되고, 수동링크(520)에 연결되는 가동부(530)를 가지는 병렬 링크 로봇의 관절구조에 관한 것으로서, 3개 이상의 구동링크(510) 마다 한 쌍의 수동링크(520)가 연결되고, 수동링크(520)에 연결되는 가동부(530)를 가지는 병렬 링크 로봇의 관절구조에 관한 것으로서, 가동부(530)의 단부에 양측으로 각각 돌출되도록 마련되는 볼(410)과, 볼(410) 각각의 둘레를 감싸서 볼(410)로부터 회전 가능하게 결합되고, 수동링크(520) 각각의 끝단, 예컨대 하단에 마련되는 볼결합링(420)과, 볼(410)과 볼결합링(420) 사이에 개재되어 볼(410) 또는 볼결합링(420)의 마모를 방지하는 라이너링(430)을 포함할 수 있다.

본 실시례에서, 볼(410)은 지지볼트(411)에 의해 가동부(530)의 볼고정부(531)에 고정될 수 있다. 볼결합링(420)은 링고정부(421)에 의해 수동링크(520)의 하단에 고정될 수 있다. 라이너링(430)은 볼결합링(420)과 동일한 폭을 가지도록 형성될 수 있고, 예컨대 합성수지재로 이루어질 수 있다. 볼(410)은 지지볼트(411)의 단부에 고정볼트(412)를 사용하여 고정될 수 있고, 지지볼트(411)가 가동부(530)에 마련되는 볼고정부(531)에 나사 결합됨으로써, 가동부(530)에 고정될 수 있다. 이러한 본 발명의 다른 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조(400)의 구성들은 상기한 본 발명의 일 실시례에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조(300)의 구성들과 설치 위치를 제외하고 동일하다.

이와 같은 본 발명에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조에 따르면, 구동링크(510)가 액츄에이터(미도시)의 동작에 의해 회동시, 수동링크(520)는 볼(310,410)에 대한 볼결합링(320,420)의 상대적 회전에 의해 위치 내지 자세가 변경되어, 가동부(530)의 위치를 가변시키게 된다. 또한 이러한 본 발명에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조에 따르면, 동작시 구동링크의 마찰 유발을 해소함으로써, 관절구조로부터 마찰로 인한 파티클의 발생을 최소화할 수 있고, 구동링크의 원활한 움직임에 의해 소음 유발을 줄일 수 있다. 또한 본 발명에 따른 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조에 따르면, 부싱 등과 같은 소모성 부품의 생략으로 인해 반영구적으로 사용할 수 있다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

310,410 : 볼 311,411 : 지지볼트
312 : 고정볼트 320,420 : 볼결합링
321,421 : 링고정부 330,430 : 라이너링
510 : 구동링크 511 : 볼고정부
520 : 수동링크 530 : 가동부
531 : 볼고정부

Claims (4)

1. 3개 이상의 구동링크가 마련되고, 상기 구동링크마다 한 쌍의 수동링크가 연결되는 병렬 링크 로봇의 관절구조에 있어서,
   상기 구동링크의 단부에 양측으로 각각 돌출되도록 마련되는 볼;
   상기 볼 각각의 둘레를 감싸서 상기 볼로부터 회전 가능하게 결합되고, 상기 수동링크 각각의 끝단에 마련되는 볼결합링; 및
   상기 볼과 상기 볼결합링 사이에 개재되어 상기 볼 또는 상기 볼결합링의 마모를 방지하는 라이너링;
   을 포함하는, 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조.
2. 3개 이상의 구동링크 마다 한 쌍의 수동링크가 연결되고, 상기 수동링크에 연결되는 가동부를 가지는 병렬 링크 로봇의 관절구조에 있어서,
   상기 가동부의 단부에 양측으로 각각 돌출되도록 마련되는 볼;
   상기 볼 각각의 둘레를 감싸서 상기 볼로부터 회전 가능하게 결합되고, 상기 수동링크 각각의 끝단에 마련되는 볼결합링; 및
   상기 볼과 상기 볼결합링 사이에 개재되어 상기 볼 또는 상기 볼결합링의 마모를 방지하는 라이너링;
   을 포함하는, 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 라이너링은,
   상기 볼결합링과 동일한 폭을 가지도록 형성되고, 합성수지재로 이루어지는, 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 볼은,
   지지볼트의 단부에 고정볼트를 사용하여 고정되고, 상기 지지볼트가 상기 구동링크 또는 상기 가동부에 마련되는 볼고정부에 나사 결합됨으로써, 상기 구동링크 또는 상기 가동부에 고정되는, 부싱이 생략된 병렬 링크 로봇의 관절구조.

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