KR20180130739A - 트랜스퍼 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랜스퍼 로봇에 관한 것으로서, 이송물을 수직 및 수평, 전후로 이송시키고 복귀하는 트랜스퍼 로봇으로서, 트랜스퍼 로봇은, 승강모터가 구비되는 승강블록; 승강블록에 수직 이동가능하게 구비되어 승강모터에 의해 수직 이동되고 그 전면에는 볼스크류와 랙기어가 각각 구비되는 베이스 베드; 베이스 베드의 볼스크류에 구비되어 볼스크류에 의해 베이스 베드 상에서 수평 이동되고 베이스 베드의 랙기어에 치합되는 한쌍의 피니언기어가 회전가능하게 구비되는 1단 베드; 벨트가 회전가능하게 감김되어 구비되는 한편 벨트에 1단 베드가 고정되게 구비되고 1단 베드의 양 피니언기어에 서로 반대방향으로 이물림되는 랙기어가 구비되어 1단 베드 상에서 수평 이동되는 2단 베드; 2단 베드의 벨트에 고정되게 구비되어 2단 베드 상에서 수평 이동되는 3단 베드; 및 3단 베드에 구비되어 전후로 신축되면서 이송물을 전후로 이송시키는 확장아암;을 포함하는 트랜스퍼 로봇을 제공한다.

Description

트랜스퍼 로봇{Transfer robot}

본 발명은 트랜스퍼 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정에 필요한 제품을 상하, 좌우 및 전후로 이송시켜 공급할 수 있도록 한 트랜스퍼 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 기계 가공, 제조 공정 등에서는 일련의 과정에서 이송물(소재, 재료, 제품)은 주로 컨베이어를 따라 이동하면서 이루어지지만, 이러한 과정에서 이송물을 어떠한 공정에서 다른 기계로 공급하거나, 공정을 거친 이송물을 제거하거나, 또는 다음 공정으로의 공급 등과 같이 이송물을 운반하는 과정이 필요하며, 이렇게 이송물의 운반을 위해서는 다양한 트랜스퍼 로봇이 개발되었다.

이러한 트랜스퍼 로봇은 공정에 필요한 기계의 특성에 따라, 수직 이동 공정(승강 이동 공정), 수평 이동 공정 및 회전 이동 공정 등을 포함하며, 공정에 필요한 이송물을 신속하면서 정확하게 운반한다.

종래의 트랜스퍼 로봇은 한국 등록특허 제10-1446576호(이하 '선행기술문헌1'이라 한다)에 개시된 바와 같이, 기초에 고정되는 프레임; 상기 프레임에 고정된 제1레일; 상기 제1레일에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 제2레일; 상기 제2레일에 슬라이딩 이동 가능하게 설치된 이송암; 상기 제2레일을 상기 제1레일에 대해서 직선 이동하도록 구동하는 제2레일 구동부; 및 상기 이송암을 상기 제2레일에 대해서 직선 이동하도록 구동하는 이송암 구동부를 포함하고, 제2레일 구동부는 랙과 피니언의 결합으로 구성하고, 이송암 구동부는 벨트와 풀리의 결합으로 구성되어, 최소한의 좌우폭(제2레일의 폭)을 가진 장치를 사용하여, 제품을 그 폭 이상으로 이송하는 구조의 싱글암 트랜스퍼 로봇이 게시되어 있다.

또한, 한국 등록특허 제10-1576871호(이하 '선행기술문헌2'라 한다)에 개시된 바와 같이, 수평이동장치, 수직이동장치, 지지대로 구성하는 이송 로봇을 구성하되, 수평이동장치는 수평베이스플레임과 평행한 수평이송플레임; 상기 수평베이스플레임과 상기 수평이송플레임 사이에 구비되는 수평이동플레이트; 상기 수평이송플레임 정면에 구비되는 클램프; 상기 수평베이스플레임 배면의 수평이동모터; 상기 수평이동플레이트와 결합되는 수평볼스크류; 상기 수평베이스플레임과 상기 수평이송플레임에 지면에서 수평으로 상기 대응되는 위치에 한쌍 이상으로 구비되는 랙기어; 상기 수평이동플레이트에 구비되어 상기 랙기어들과 끼움결합되는 피니언기어; 상기 수평이송플레임의 양측단부에 구비되는 벨트기어; 상기 벨트기어에 끼움결합되는 벨트; 상기 클램프에 형성되는 체결홈부를 포함하는 중력보상장치를 구비한 볼스크류식 트랜스퍼 로봇이 게시되어 있다.

하지만, 전술한 바와 같은 선행기술문헌1,2에 개시된 종래의 트랜스퍼 로봇은, 이송 수단으로 랙과 피니언 (피니언기어)의 결합을 사용하고 있고, 일반적인 트랜스퍼 로봇은 사용되는 환경에 따라서 매우 정밀하게 위치 제어를 할 필요가 있는데, 랙과 피니언기어 결합은 기어이의 결합으로 백래시가 존재하고, 이러한 백래시에 의해 이송의 정확성 및 정밀도가 떨어져 정밀한 제어가 어려운 문제가 있다.

이상 설명한 바와 같은 트랜스퍼 로봇 및 이에 대한 기술은 아래의 선행기술문헌들에 자세히 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

한국 등록특허 제10-1446576호 한국 등록특허 제10-1576871호

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이송물을 이송시키는 베드를 상하 및 좌우로 이동시키는 한편 베드 상에서 이송물을 전후로 이동시켜 공정에 필요한 이송물을 적재적소에 원활하게 공급할 수 있도록 한 트랜스퍼 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 이송물을 탑재한 베드를 좌우로 이동시키는 랙과 피니언의 결합에 의한 백래시를 고정용 피니언기어로서 방지하여 정밀한 제어가 가능토록 한 트랜스퍼 로봇을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랜스퍼 로봇은, 이송물을 수직 및 수평, 전후로 이송시키고 복귀하는 트랜스퍼 로봇으로서, 트랜스퍼 로봇은, 승강모터가 구비되는 승강블록; 승강블록에 수직 이동가능하게 구비되어 승강모터에 의해 수직 이동되고 그 전면에는 볼스크류와 랙기어가 각각 구비되는 베이스 베드; 베이스 베드의 볼스크류에 구비되어 볼스크류에 의해 베이스 베드 상에서 수평 이동되고 베이스 베드의 랙기어에 치합되는 한쌍의 피니언기어가 회전가능하게 구비되는 1단 베드; 벨트가 회전가능하게 감김되어 구비되는 한편 벨트에 1단 베드가 고정되게 구비되고 1단 베드의 양 피니언기어에 서로 반대방향으로 이물림되는 랙기어가 구비되어 1단 베드 상에서 수평 이동되는 2단 베드; 2단 베드의 벨트에 고정되게 구비되어 2단 베드 상에서 수평 이동되는 3단 베드; 및 3단 베드에 구비되어 전후로 신축되면서 이송물을 전후로 이송시키는 확장아암;을 포함한다.

그리고, 1단 베드에 구비되는 한쌍의 피니언기어 중 일측의 피니언기어는 양편의 랙기어 사이에서 위치 고정되게 구비되고 타측의 피니언기어는 양편의 랙기어 사이에 위치 조정이 가능하게 구비될 수 있다.

즉, 위치 고정용 피니언기어는 1단 베드에 고정되는 고정블록에 회전가능하게 구비되고, 위치 조정용 피니언기어는 1단 베드에서 이동가능한 이동블록에 회전가능하게 구비되며, 이동블록과 근접한 1단 베드에는 록킹블록이 고정되게 구비되고, 록킹블록에 관통 결합되어 이동블록에 나사 결합되는 조정나사가 구비되어, 조정나사의 회전에 의해 이동블록이 이동되면서 위치 고정용 피니언기어의 위치가 조정되게 구비될 수 있다.

또한, 2단 베드는 그 양단부에 각각 마주한 상태로 이동가능하게 구비되는 텐션블록; 양 텐션블록에 그 양단부가 회전가능하게 구비되는 회전축; 각 회전축에 결합 고정되어 벨트가 감김되는 풀리; 및 2단 베드에 관통 결합되어 텐션블록에 나사 결합되는 조정나사;를 포함하여, 조정나사의 회전에 의해 텐션블록이 2단 베드 상에서 이동되면서 벨트의 텐션을 조절할 수 있다.

그리고, 확장아암은 3단 베드에서 그 일단부가 서로 반대방향으로 회전되게 연결되는 복수의 제 1 링크; 제 1 링크에 그 일단부가 각각 회전가능하게 구비되면서 타단부가 서로 반대방향으로 회전되게 연결되는 복수의 제 2 링크; 및 3단 베드에 구비되어 양 제 1 링크 중 일측의 제 1 링크를 회전 구동시키는 구동모터;를 포함하여, 구동모터가 작동됨에 따라 제 1,2 링크가 펼쳐지거나 접히면서 확장아암을 신축시킬 수 있다.

게다가, 제 1 링크의 연결부와, 제 2 링크의 연결부에는 회전축이 각각 구비되고, 이 회전축에는 스퍼기어가 각각 결합 고정되는 한편 양 스퍼기어가 치합되게 구비되어, 양 제 1 링크와 양 제 2 링크를 각각 서로 반대방향으로 회전시킬 수 있다.

본 발명의 트랜스퍼 로봇에 따르면, 이송물을 이송시키는 베드를 상하로 이동시키고, 좌우로 다단 이동시키는 한편 확장아암을 통해 베드 상에서 이송물을 전후로 이동시켜 공정에 필요한 제품 즉 이송물을 적재적소의 공정에 원활하게 공급할 수 있는 장점이 있다.

게다가, 이송물을 이송시키는 베드 중 2단 베드를 1단 베드에서 좌우로 이동시키는 랙과 피니언기어의 결합에 의한 백래시를 고정용 피니언기어로서 방지하여 2단 베드의 이송을 정확하면서 정밀하게 제어하여 이송물을 정확히 공급할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 트랜스퍼 로봇의 구성도이다.
도 2은 본 발명에 따른 베드 어셈블리를 승강시키는 승강부의 결합도이다.
도 3은 본 발명에 따른 승강부의 분리도이다.
도 4는 본 발명에 따른 베드 어셈블리의 결합도이다.
도 5는 본 발명에 따른 베드 어셈블리의 확장 상태를 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 베드 어셈블리를 정면에서 바라본 분리도이다.
도 7은 본 발명에 따른 베드 어셈블리를 후면에서 바라본 분리도이다.
도 8은 본 발명에 따른 베드 어셈블리 중 1단 베드에 구비되는 기어 수단을 보인 구성도이다.
도 9는 도 8의 평면 구성도이다.
도 10은 도 8에 도시된 기어 수단의 작동관계를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도 11은 본 발명에 따른 베드 어셈블리에 구비되는 확장아암의 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

첨부도면 도 1 내지 도 11은 본 발명에 따른 트랜스퍼 로봇의 구성을 도시한 도면들이다.

본 발명에 따른 트랜스퍼 로봇은 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 이송물을 수직 이송시키는 수직 이송부와, 수직 이송부 상에서 이송물을 수평 이송시키는 수평 이송부와, 수평 이송부 상에서 이송물을 전후로 이송시키는 전후 이송부를 포함한다.

수직 이송부는 일정 높이를 갖는 베이스블록(100)과, 베이스블록(100) 위에 구비된 승강블록(200)을 포함한다.

베이스블록(100)은 바닥면에 설치되는 부분으로, 그 하면에는 도 1에서와 같이 바닥면에 접하여 지지되는 받침대(110)가 구비된다. 이러한 받침대(110)는 베이스블록(100)의 하면에 나사 결합되어 받침대(110)를 정방향 또는 역방향으로 회전시킴에 따라 베이스블록(100)에서 출입시켜 받침대(110)의 높이를 조절할 수 있도록 구비할 수 있다.

그리고, 베이스블록(100)의 외측면 하부에는 중량체인 트랜스퍼 로봇을 견고히 지지하기 위한 별도의 지지대(120)가 더 구비된다.

이 지지대(120)는 베이스블록(100)의 외측면과 접하는 부분에 상하로 길게 천공된 조정공(121)이 형성되고, 이 조정공(121)에는 고정나사(122)가 관통 결합되어 베이스블록(100)에 나사 결합된다.

따라서, 상기와 같이 조정공(121)을 관통하여 베이스블록(100)에 나사 결합되는 고정나사(122)의 머리부가 지지대(120)의 외측면에 압착 고정됨으로써 베이스블록(100)을 받침대(110)와 더불어 견고하게 받쳐 지지할 수 있게 된다.

승강블록(200)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스블록(100)의 상면에 고정되게 구비되어 후술될 베드 어셈블리를 상하로 수직 이동시키기 위한 구성이다.

이러한 승강블록(200)은 그 내부가 빈 직육면체로 형성되고, 베드 어셈블리가 장착되는 그 전면판에는 복수의 가이드공(201)이 상하로 길게 형성되며, 전면판의 내측(후면)에는 후술될 승강플레이트(210)의 승강작동을 가이드하기 위한 복수의 가이드레일(202)이 상하로 길게 설치되어 구비된다.

한편, 승강블록(200)의 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 승강플레이트(210)가 상하로 이동가능하게 구비되고, 승강플레이트(210)의 전면 각 코너부위에는 가이드레일(202)에 결합되어 승강시 안내되는 가이드(211)가 구비된다. 이때, 가이드(211)와 가이드레일(202)은 도브테일 결합되어 승강플레이트(210)의 승강 작동시 가이드(211)가 가이드레일(202)의 길이방향을 따라 이동되면서 가이드되고, 가이드레일(202)에 수직한 방향으로는 분리 불가하게 구비된다.

그리고, 승강플레이트(210)의 전면에는 승강블록(200)의 가이드공(201)을 관통하는 가이드블록(220)이 고정되게 구비되고, 이 가이드블록(220)은 승강플레이트(210)의 승강 작동시 가이드공(201)을 따라 이동되어 가이드된다. 이와 같이 승강블록(200)의 가이드공(201)을 관통한 가이드블록(220)에는 후술될 장착플레이트(250)가 고정되어 구비된다.

이러한 승강플레이트(210)는 승강모터(230)에 의해 상하로 이동가능하게 구비되는 바, 승강모터(230)는 승강블록(200) 내부에 고정되게 구비되고, 승강모터(230)의 상부에는 승강플레이트(210)가 볼조인트로 결합되어 구비된다. 즉, 승강모터(230)에는 스크류축(231)이 회전가능하게 구비되고, 이 스크류축(231)에는 승강플레이트(210)가 나사 결합된 상태로 구비되어, 스크류축(231)이 정회전 또는 역회전 됨에 따라 승강플레이트(210)가 상하로 이동된다. 이와 같이 상하로 이동되는 승강플레이트(210)는 가이드(211)와 가이드레일(202)의 도브테일 결합에 의해 상하로 직선 왕복 이동만 가능하고 회전은 불가하게 구비된다.

게다가, 승강블록(200)의 내부에는 작은 토크로 무거운 물체(이송물을 포함하는 베드 어셈블리)를 들어올릴 수 있게 힘을 보상해주는 밸런스 실린더(240)가 더 구비된다.

이러한 벨런스 실린더(240)는 그 상면에서 출입되는 로드(241)가 승강플레이트(210)에 결합 고정되어, 승강모터(230)의 작동시 밸런스 실린더(240)로 공급되는 에어의 공급방향을 제어하여 로드(241)를 상승 또는 하강시켜 승강플레이트(210)를 상하로 이동시키게 된다.

즉, 예를 들면, 승강모터(230)에 의한 스크류축(231)이 정회전될 시 승강플레이트(210)가 상승된다고 가정하면, 이때 에어는 밸런스 실린더(240)의 하부로 공급되어 로드(241)를 상승시키고, 반대로 스크류축(231)이 역회전될 시는 에어가 밸런스 실린더(240)의 상부로 공급되어 로드(241)를 하강시키게 된다.

그리고, 승강블록(200)의 전면판 외측(전면)에는 장착플레이트(250)가 구비되고, 이 장착플레이트(250)는 승강플레이트(210)에 구비된 가이드블록(220)에 결합 고정되어 구비된다.

따라서, 승강플레이트(210)의 상하 이동시는 장착플레이트(250) 역시도 상하로 이동하게 되고, 이러한 장착플레이트(250)의 전면에는 후술될 수평 이송부의 베드 어셈블리가 장착되어 구비된다.

수평 이송부는 장착플레이트(250)의 전면에 구비되는 베드 어셈블리를 포함하고, 베드 어셈블리는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스 베드(300), 1단 베드(400), 2단 베드(500), 3단 베드(600)를 포함한다.

베이스 베드(300)는 도 6 및 도 7에서와 같이, 전면이 개구된 박스 형상으로 형성되어 장착플레이트(250)의 전면에 결합 고정된다.

이러한 베이스 베드(300)의 후면에는 구동모터(310)가 구비되고, 구동모터(310)에는 구동모터(310)에 의해 회전 구동되는 구동풀리(311)가 구비된다.

그리고, 베이스 베드(300)의 전면에는 구동모터(310)에 의해 회전 구동되는 볼스크류가 구비되는 바, 볼스크류는 베이스 베드(300)의 전면에 좌우로 길게 설치되는 스크류축(320)과, 스크류축(320)에 나사 결합되어 스크류축(320)이 회전됨에 따라 스크류축(320) 상에서 이동되는 이동체(340)를 포함한다.

이러한 스크류축(320)은 그 양단부가 베이스 베드(300)에 회전가능하게 구속되어 구비되고, 그 일단부에는 구동풀리(311)와 벨트(330)로 연결되는 종동풀리(321)가 고정되게 구비된다.

따라서, 구동모터(310)의 작동시 이의 동력이 구동풀리(311)와 벨트(330) 및 종동풀리(321)를 통해 스크류축(320)으로 전달되어 스크류축(320)이 회전 구동되고, 스크류축(320)의 회전에 의해 스크류축(320)에 나사 결합된 이동체(340)가 스크류축(320) 상에서 좌우로 이동하게 된다.

한편, 상기와 같은 이동체(340)의 전면에는 후술될 1단 베드(400)가 고정되게 구비되고, 스크류축(320)을 기준으로 베이스 베드(300)의 상,하부에는 가이드레일(350)이 스크류축(320)과 나란하게 구비되며, 스크류축(320)과 하부 가이드레일(350) 사이의 베이스 베드(300)에는 랙기어(360)가 스크류축(320)과 나란하게 구비된다.

그리고, 1단 베드(400)는 평판 형상으로 형성되어 베이스 베드(300)의 이동체(340) 전면에 고정됨으로써, 베이스 베드(300) 상에서 수평 이동되게 구비된다.

이러한 1단 베드(400)에는 베이스 베드(300)의 랙기어(360)와, 후술될 2단 베드(500)의 랙기어(570)에 치합되는 한쌍의 피니언기어(410)(420)가 구비된다.

특히, 한쌍의 피니언기어 중 일측의 피니언기어는 양편의 랙기어(360)(570) 사이에서 위치 고정되게 구비되고, 타측의 피니언기어는 양편의 랙기어(360)(570) 사이에 위치 조정이 가능하게 구비된다.

즉, 위치 고정용 피니언기어(420)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 1단 베드(400)에 고정되게 구비되는 고정블록(440)에 회전가능하게 설치되고, 위치 조정용 피니언기어(410)는 1단 베드(400)에 이동가능하게 구비되는 이동블록(430)에 회전가능하게 설치된다.

이러한 고정블록(440)과 이동블록(430)은 각각 그 상,하면에 개구된 형태로서, 각 피니언기어(410)(420)가 각 블록(430)(440)의 상,하면으로 돌출되어 양편의 랙기어(360)(570)에 각각 치합되게 구비된다.

한편, 상기와 같이 구비되는 이동블록(430)과 근접한 1단 베드(400)에는 록킹블록(450)이 고정되게 구비되고, 록킹블록(450)의 일측면에는 조정나사(451)가 관통 결합되어 이동블록(430)에 나사 결합된다.

따라서, 록킹블록(450)에서 조정나사(451)를 정.역 회전시킴에 따라 이동블록(430)을 록킹블록(450) 측으로 당기거나 밀어내 위치 조정용 피니언기어(410)의 위치를 조절할 수 있게 된다.

특히, 이와 같이 위치 조정되는 위치 조정용 피니언기어(410)에 의해서 피니언기어(410)(420)와 후술될 2단 베드(500)의 랙기어(570) 사이에 발생되는 백래시를 저감 및 상쇄시킬 수 있다.

즉, 위치 고정용 피니언기어(420)와 위치 조정용 피니언기어(410)를 베이스 베드(300)의 랙기어(360)와 2단 베드(500)의 랙기어(570) 사이에 치합되게 구비한 상태에서 2단 베드(500)를 이송시키면 2단 베드(500)의 랙기어(570)와 양 피니언기어(410)(420) 사이에는 백래시가 발생된다.

이때, 위치 고정용 피니언기어(420)와 2단 베드(500)의 랙기어(570) 사이에 발생되는 백래시의 방향을 확인한 후(도 10에서 랙기어(570)와 치합된 위치 고정용 피니언기어(420)의 기어이 우측에 백래시가 존재), 록킹블록(450)의 조정나사(451)를 회전시켜 이동블록(430)을 록킹블록(450) 측으로 당기거나 또는 밀어내 위치 조정용 피니언기어(410)와 2단 베드(500)의 랙기어(570) 간의 기어 이물림이 도 10에서와 같이, 위치 고정용 피니언기어(420)의 기어 이물림과 반대 방향으로 이물림되도록 위치 조정용 피니언기어(410)를 이동시킨다(도 10에서 랙기어(570)와 치합된 위치 조정용 피니언기어(410)의 기어이 좌측에 백래시가 존재).

따라서, 도 10에서와 같이, 2단 베드(500)의 랙기어(570)에 각각 치합된 위치 고정용 피니언기어(420)와 위치 조정용 피니언기어(410)는 서로 반대방향으로 백래시가 존재하게 되어 상쇄되므로 백래시에 의한 부작용을 방지하여 2단 베드(500)를 정확한 위치로 정밀하게 이송시켜 제어할 수 있게 된다.

이때, 조정나사(451)에 의해 이동된 이동블록(430)은 조정나사(451)에 나사 결합된 상태이므로, 조정나사(451)의 회전을 중지하면 이동블록(430)은 양 랙기어(360)(570) 사이에서 위치 고정된 상태가 된다.

그리고, 상기와 같은 1단 베드(400)의 전,후 양면에는 각각 베이스 베드(300)의 가이드레일(350)과 2단 베드(500)의 가이드레일(560)에 결합되는 가이드(460)(470)가 구비되고, 가이드(460)(470)와 가이드레일(350)(560)은 도브테일 결합되어 가이드(460)(470)가 가이드레일(350)(560)의 길이방향을 따라 이동되면서 가이드되는 한편 가이드레일(350)(560)에 수직한 방향으로는 분리 불가하게 구비된다.

또한, 1단 베드(400)의 전면 중앙부에는 후술될 2단 베드(500)에 구비되는 벨트(530)가 결합 고정되는 고정체(480)가 구비된다.

따라서, 후술될 2단 베드(500)가 1단 베드(400)의 피니언기어(410)(420)에 의해 수평 이송될 때, 벨트(530)가 회전되어 후술될 3단 베드(600)를 2단 베드(500) 상에서 2단 베드(500)의 이송방향과 동일한 방향으로 더 이송시키게 된다.

그리고, 2단 베드(500)는 베이스 베드(300)와 마찬가지로 그 전면이 개구된 박스 형상으로 형성되어 1단 베드(400)의 전면에 벨트(530)로서 결합되어, 1단 베드(400) 상에서 좌우로 수평 이동되게 구비된다.

2단 베드(500)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 그 양단부에 각각 한쌍의 텐션블록(540)이 구비되고, 2단 베드(500)의 양단부에 구비되는 한쌍의 텐션블록(540)은 서로 마주한 상태로 2단 베드(500)에서 이동가능하게 구비된다.

이때, 텐션블록(540)과 2단 베드(500)는 전술한 바와 같은 도브테일 결합에 의한 가이드구조로 결합되는 것이 바람직하다.

한편, 서로 마주하는 한쌍의 양 텐션블록(540)에는 회전축(510)의 양단부가 회전가능하게 결합되어 구비되고, 회전축(510)에는 벨트(530)가 감김되는 풀리(520)가 고정되게 구비된다. 이때, 풀리(520)의 외주면에는 요철이 형성되고, 이에 대응한 벨트(530)에도 요철이 형성되어, 벨트(530)가 풀리(520)에 치합되게 구비된다.

또한, 2단 베드(500)의 측판(501)에는 각각 조정나사(541)가 관통 결합되면서 각 텐션블록(540)에 나사 결합되어, 조정나사(541)를 정.역 회전시킴에 따라 텐션블록(540)이 2단 베드(500)의 측판(501) 측으로 당겨지거나 멀어지면서 벨트(530)의 텐션(장력)을 조절하게 된다.

그리고, 2단 베드(500)의 전면에 구비된 벨트(530)에는 고정체(550)가 고정되게 구비되고, 이 고정체(550)에는 3단 베드(600)의 후면이 고정되게 구비된다.

게다가, 2단 베드(500)에는 도 7에서와 같이, 그 후면 상,하부에 1단 베드(400)의 가이드(460)와 결합되는 가이드레일(560)이 평행하게 구비되고, 벨트(530) 하부에는 1단 베드(400)의 피니언기어(410)(420)와 치합되는 랙기어(570)가 가이드레일(560)과 나란하게 구비된다.

이때, 2단 베드(500)의 랙기어(570)는 전술한 바와 같이 1단 베드(400)의 양 피니언기어(410)(420)에 서로 반대방향으로 백래시가 존재하도록 기어 이물림되어 구비된다.

3단 베드(600)는 1단 베드(400)와 마찬가지로 평판 형상으로 형성되고, 그 후면이 2단 베드(500)의 고정체(550)에 결합 고정됨으로써 2단 베드(500) 상에서 좌우로 수평 이동되게 구비된다.

그리고, 3단 베드(600)의 전면에는 전후 방향으로 신축되는 확장아암(610)이 구비되고, 확장아암(610)의 선단부에는 이송물을 그립할 수 있는 그립퍼(미도시) 등이 구비되어 이송물을 3단 베드(600)의 전후 방향으로 이송시킬 수 있게 된다.

이러한 확장아암(610)은 도 11에 도시된 바와 같이, 3단 베드(600)의 전면에 그 일단부가 서로 반대방향으로 회전되게 연결되는 복수의 제 1 링크(611)와, 제 1 링크(611)에 그 일단부가 각각 회전가능하게 구비되면서 타단부가 서로 반대방향으로 회전되게 연결되는 복수의 제 2 링크(612)와, 3단 베드(600)에 구비되어 양 제 1 링크(611) 중 일측의 제 1 링크(611)를 회전 구동시키는 구동모터(620)를 포함한다.

복수의 제 1 링크(611)는 그 일단부가 3단 베드(600)의 전면에 구비되는 기어박스에 각각 제 1 회전축(613)을 매개로 회전가능하게 결합되어 그 타단부가 "Ｖ"자 형태로 벌어지거나 오므려지게 된다.

그리고, 복수의 제 2 링크(612)는 그 일단부가 제 1 링크(611)의 타단부에 회전가능하게 결합되고, 타단부는 하나의 기어박스에 각각 제 2 회전축(615)을 매개로 회전가능하게 결합되어, 제 1 링크(611)와 마주한 상태로 "Ｖ"자 형태로 벌어지거나 오므려지면서 신축된다.

또한, 제 2 링크(612)가 연결되는 기어박스에는 도면에 도시되지는 않았지만, 이송물을 그립하여 이송시킬 수 있는 그립퍼 등이 구비됨이 바람직하다.

한편, 상기와 같이 구비되는 회전축 중 제 1 링크(611)에 구비되는 각각의 제 1 회전축(613)에는 제 1 스퍼기어(614)가 각각 고정되게 구비되고, 제 1 스퍼기어(614)는 서로 치합되게 구비되어, 양 제 1 회전축(613)이 서로 반대방향으로 회전되면서 제 1 링크(611)를 오므리거나 벌어지게 한다.

또한, 제 2 링크(612)에 구비되는 각각의 제 2 회전축(615)에는 제 2 스퍼기어(616)가 각각 고정되게 구비되고, 제 2 스퍼기어(616)는 서로 치합되게 구비되어, 양 제 2 회전축(615)이 서로 반대방향으로 회전되면서 제 2 링크(612)를 오므리거나 벌어지게 한다.

따라서, 구동모터(620)가 제 1 링크(611)에 구비된 제 1 회전축(613) 중 일측의 제 1 회전축(613)을 정회전 또는 역회전시킴에 따라 제 1,2 스퍼기어(614)(616)에 의해 제 1,2 링크(611)(612)가 연동되어 오므려지거나 벌어지면서 신축된다.

이때, 구동모터(620)와 제 1 회전축(613) 사이에는 구동모터(620)의 동력을 제 1 회전축(613)에 전달하기 위한 동력전달수단이 구비된다.

이러한 동력전달수단은 구동모터(620)에 의해 회전되는 제 1 베벨기어(640)와, 제 1 베벨기어(640)와 직교하는 방향으로 치합되어 구비되는 제 2 베벨기어(641)와, 제 2 베벨기어(641)와 고정되게 구비되어 제 2 베벨기어(641)와 같이 회전되는 구동축(650)과, 구동축(650)에 고정되게 구비되어 연동 회전되는 구동풀리(651)와, 구동풀리(651)와 벨트로서 연결되어 연동 회전되는 한편 제 1 회전축(613) 중 일측의 제 1 회전축(613)에 고정되게 구비되는 종동풀리(617)를 포함한다.

한편, 구동모터(620)와 제 1 베벨기어(640)는 조인트(630)로서 결합되어 연동 회전되고, 제 1 베벨기어(640)는 조인트(630)의 출력축(631)에 고정되게 구비되어 출력축(631)과 같이 회전 구동된다.

게다가, 구동축(650)의 구동풀리(651)와 제 1 회전축(613)의 종동풀리(617)는 감속비를 갖도록 연결되어, 제 1 회전축(613)을 감속 회전시켜 확장아암(610)을 신축시킴으로써 확장아암(610)의 신축 작동시 안정성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명의 트랜스퍼 로봇의 작동관계를 설명한다.

확장아암(610)에 구비되는 그립퍼로 이송물을 그립하거나 또는 그립퍼에 그립된 이송물을 이송시키고자 할 시는, 승강블록(200)에 구비된 승강모터(230)와 밸런스 실린더(240)가 동시에 작동되어 베이스 베드(300)를 승강블록(200) 상에서 상방향으로 이동시킨다.

즉, 승강모터(230)와 밸런스 실린더(240)가 작동되면, 승강블록(200) 내에서 승강플레이트(210)가 상승하게 되고, 승강플레이트(210)에 가이드블록(220)을 매개로 연결된 승강블록(200) 외측의 장착플레이트(250) 역시도 승강플레이트(210)와 같이 상승하게 된다.

이러한 승강플레이트(210) 및 장착플레이트(250)의 승강작동은 승강블록(200)의 가이드공(201)에 관통 결합된 가이드블록(220)이 가이드공(201)의 상단부에 걸림될 때까지 이루어질 수 있다.

이와 같이 장착플레이트(250)의 상승이 완료되면, 장착플레이트(250)의 전면에 장착된 베이스 베드(300)가 도 1에서와 같이 승강블록(200)의 최상단부로 상승된 상태가 되고, 이 상태에서 베이스 베드(300)에 구비된 구동모터(310)가 작동하게 된다.

그러면, 구동모터(310)의 작동에 의해 구동풀리(311)가 회전되고, 이에 벨트(330)로 연결된 종동풀리(321)가 회전되면서 베이스 베드(300) 상에서 스크류축(320)을 정회전(또는 역회전)시키게 되며, 스크류축(320)의 정회전에 의해 이동체(340)가 도 6을 기준으로 스크류축(320) 상에서 베이스 베드(300)의 좌측(역회전시는 우측)으로 이동된다.

그리고, 이와 같은 이동체(340)의 이동에 의해 이동체(340)의 전면에 결합 고정된 1단 베드(400)가 이동체(340)와 같이 베이스 베드(300)의 좌측으로 이송되고, 1단 베드(400)의 이송과정에서 1단 베드(400)에 구비된 위치 고정용 피니언기어(420)와 위치 조정용 피니언기어(410)는 각각 베이스 베드(300)의 랙기어(360)와 2단 베드(500)의 랙기어(570)에 치합된 상태로 구름되면서 이송된다.

따라서, 1단 베드(400)의 전면에 구비된 2단 베드(500)는 1단 베드(400)와 같이 베이스 베드(300)의 좌측으로 이송되면서 1단 베드(400)에 구비된 피니언기어(410)(420)의 회전에 의해 1단 베드(400) 상에서 좌측으로 더 이송된다.

이 과정에서 1단 베드(400)와 2단 베드(500)는 2단 베드(500)에 회전가능하게 구비된 벨트(530)가 1단 베드(400)의 고정체(480)에 고정되게 연결되어 있으므로 벨트(530)는 도 5의 평면도에서와 같이 1단 베드(400) 상에서 좌측으로 더 이송되는 2단 베드(500) 상을 시계방향으로 회전하게 된다.

따라서, 상기와 같이 회전되는 벨트(530)에 의해 2단 베드(500)의 전면에서 벨트(530)에 고정되게 구비된 3단 베드(600)는 2단 베드(500) 상에서 좌측으로 더 이송되어 최종적으로는 도 5에서와 같이 2단 베드(500)의 좌측 끝단부에 위치하게 된다.

한편, 상기와 같이 1,2,3단 베드(400)(500)(600)가 이송되어 전개되는 과정에서 2단 베드(500)를 이송시키는 피니언기어(410)(420)와 2단 베드(500)의 랙기어(570) 사이에는 백래시가 발생하지 않아 2단 베드(500)를 원하는 위치로 정확하면서도 정밀하게 이송시킬 수 있게 된다.

이는, 도 10에 도시된 바와 같이, 2단 베드(500)의 랙기어(570)와 치합된 위치 고정용 피니언기어(420)의 기어이가 랙기어(570)의 기어이에 좌측으로 접하여 우측에 백래시가 존재하면, 록킹블록(450)의 조정나사(451)를 회전시켜 이동블록(430)을 밀어낸다. 그러면, 이동블록(430)에 구비된 위치 조정용 피니언기어(410)가 우측으로 이동되면서 위치 조정용 피니언기어(410)의 기어이가 랙기어(570)의 기어이에 우측으로 접하면서 좌측에 백래시가 존재하게 된다.

따라서, 2단 베드(500)의 랙기어(570)에 치합된 위치 고정용 피니언기어(420)와 위치 조정용 피니언기어(410) 간의 백래시가 반대방향으로 존재하게 되므로 양 피니언기어(410)(420)와 랙기어(570) 사이에서는 백래시가 서로 상쇄되어 백래시로 인한 부작용을 사전에 방지할 수 있게 된다.

이후, 상기와 같이 1,2,3단 베드(400)(500)(600)가 전개된 상태에서 3단 베드(600)에 구비된 구동모터(620)가 작동되면, 조인트(630)와 출력축(631)을 통해 제 1 베벨기어(640)가 일방향으로 회전되고, 이에 직교하는 방향으로 치합된 제 2 베벨기어(641)가 연동 회전되며, 제 2 베벨기어(641)에 고정되게 연결된 구동축(650) 역시도 제 2 베벨기어(641)와 같이 회전되고, 구동축(650)의 회전에 의해 이에 고정된 구동풀리(651)가 회전되며, 구동풀리(651)에 벨트로서 연결된 종동풀리(617)가 감속비를 갖고 연동 회전된다.

이러한 종동풀리(617)의 회전에 의해 제 1 링크(611)에 구비된 제 1 회전축(613) 중 일측의 회전축이 회전되고, 이에 제 1 스퍼기어(614)로 치합된 또 다른 제 1 회전축(613)이 연동되어 반대방향으로 회전되면서 양편의 제 1 링크(611)를 오므려 신장시키게 된다.

그러면, 제 1 링크(611)에 회전가능하게 연결된 제 2 링크(612)가 제 1 링크(611)와 같이 연동되어 오므려지면서 신장되어, 그립퍼에 그립된 이송물을 원하는 공정의 위치로 정확하면서도 정밀하게 이송시켜 공급할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 베이스블록 110 : 받침대
120 : 지지대 121 : 조정공
122 : 고정나사 200 : 승강블록
201 : 가이드공 202 : 가이드레일
210 : 승강플레이트 211 : 가이드
220 : 가이드블록 230 : 승강모터
231 : 스크류축 240 : 밸런스 실린더
241 : 로드 250 : 장착플레이트
300 : 베이스 베드 310 : 구동모터
311 : 구동풀리 320 : 스크류축
321 : 종동풀리 330 : 벨트
340 : 이동체 350 : 가이드레일
360 : 랙기어 400 : 1단 베드
410,420 : 피니언기어 430 : 이동블록
440 : 고정블록 450 : 록킹블록
451 : 조정나사 460,470 : 가이드
480 : 고정체 500 : 2단 베드
501 : 측판 510 : 회전축
520 : 풀리 530 : 벨트
540 : 텐션블록 541 : 조정나사
550 : 고정체 560 : 가이드레일
570 : 랙기어 600 : 3단 베드
610 : 확장아암 611,612 : 링크
613,615 : 회전축 614,616 : 스퍼기어
617 : 종동풀리 620 : 구동모터
630 : 조인트 631 : 출력축
640,641 : 베벨기어 650 : 구동축
651 : 구동풀리

Claims (6)

1. 이송물을 수직 및 수평, 전후로 이송시키고 복귀하는 트랜스퍼 로봇으로서,
   트랜스퍼 로봇은, 승강모터가 구비되는 승강블록;
   승강블록에 수직 이동가능하게 구비되어 승강모터에 의해 수직 이동되고 그 전면에는 볼스크류와 랙기어가 각각 구비되는 베이스 베드;
   베이스 베드의 볼스크류에 구비되어 볼스크류에 의해 베이스 베드 상에서 수평 이동되고 베이스 베드의 랙기어에 치합되는 한쌍의 피니언기어가 회전가능하게 구비되는 1단 베드;
   벨트가 회전가능하게 감김되어 구비되는 한편 벨트에 1단 베드가 고정되게 구비되고 1단 베드의 양 피니언기어에 서로 반대방향으로 이물림되는 랙기어가 구비되어 1단 베드 상에서 수평 이동되는 2단 베드;
   2단 베드의 벨트에 고정되게 구비되어 2단 베드 상에서 수평 이동되는 3단 베드; 및
   3단 베드에 구비되어 전후로 신축되면서 이송물을 전후로 이송시키는 확장아암;을 포함하는 트랜스퍼 로봇.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   1단 베드에 구비되는 한쌍의 피니언기어 중 일측의 피니언기어는 양편의 랙기어 사이에서 위치 고정되게 구비되고 타측의 피니언기어는 양편의 랙기어 사이에 위치 조정이 가능하게 구비되는 트랜스퍼 로봇.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   위치 고정용 피니언기어는 1단 베드에 고정되는 고정블록에 회전가능하게 구비되고, 위치 조정용 피니언기어는 1단 베드에서 이동가능한 이동블록에 회전가능하게 구비되며, 이동블록과 근접한 1단 베드에는 록킹블록이 고정되게 구비되고, 록킹블록에 관통 결합되어 이동블록에 나사 결합되는 조정나사가 구비되어, 조정나사의 회전에 의해 이동블록이 이동되면서 위치 고정용 피니언기어의 위치가 조정되는 트랜스퍼 로봇.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   2단 베드는 그 양단부에 각각 마주한 상태로 이동가능하게 구비되는 텐션블록;
   양 텐션블록에 그 양단부가 회전가능하게 구비되는 회전축;
   각 회전축에 결합 고정되어 벨트가 감김되는 풀리; 및
   2단 베드에 관통 결합되어 텐션블록에 나사 결합되는 조정나사;를 포함하여,
   조정나사의 회전에 의해 텐션블록이 2단 베드 상에서 이동되면서 벨트의 텐션을 조절하는 트랜스퍼 로봇.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   확장아암은 3단 베드에서 그 일단부가 서로 반대방향으로 회전되게 연결되는 복수의 제 1 링크;
   제 1 링크에 그 일단부가 각각 회전가능하게 구비되면서 타단부가 서로 반대방향으로 회전되게 연결되는 복수의 제 2 링크; 및
   3단 베드에 구비되어 양 제 1 링크 중 일측의 제 1 링크를 회전 구동시키는 구동모터;를 포함하여,
   구동모터가 작동됨에 따라 제 1,2 링크가 펼쳐지거나 접히면서 확장아암을 신축시키는 트랜스퍼 로봇.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   제 1 링크의 연결부와, 제 2 링크의 연결부에는 회전축이 각각 구비되고, 이 회전축에는 스퍼기어가 각각 결합 고정되는 한편 양 스퍼기어가 치합되게 구비되어, 양 제 1 링크와 양 제 2 링크를 각각 서로 반대방향으로 회전시키는 트랜스퍼 로봇.

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