KR20190108953A

KR20190108953A - 4축 지그 로봇

Info

Publication number: KR20190108953A
Application number: KR1020180030668A
Authority: KR
Inventors: 김두일; 홍진한; 김기용
Original assignee: 주식회사 동희산업
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-25
Also published as: KR102113808B1

Abstract

본 발명은 4축 지그 로봇에 관한 것으로서, 본체부, 상기 본체부에 회전 가능하게 결합되어서 본체부에 대해 틸팅 작동하는 틸팅부, 상기 본체부에 구비되어서 틸팅부를 틸팅시키는 제1구동부, 상기 틸팅부에 축회전이 가능하도록 결합되고 용접하고자 하는 대상물을 클램핑하는 지그부, 상기 틸팅부에 구비되어서 지그부를 축회전시키는 제2구동부를 포함하며, 대상물의 용접하고자 하는 위치에 따라 틸팅부의 틸팅각도와 지그부의 회전각도를 다양하게 조절할 수 있어서 용접 대상물의 전구간을 용접 토치가 용접하기 용이한 자세로 배치할 수 있는 것이다.

Description

4축 지그 로봇{4-AXIS JIG ROBOT}

본 발명은 대상물의 용접하고자 하는 위치에 따라 틸팅부의 틸팅각도와 지그부의 회전각도를 다양하게 조절할 수 있어, 용접 대상물의 전구간을 용접 토치가 용접하기 용이한 자세로 배치할 수 있는 4축 지그 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 자동차를 생산하기까지는 수많은 부품을 조립공정을 통하여 조립함으로써 이루어진다.

이러한 자동차 생산과정 중 차체는 자동차 제조과정의 첫 단계로서, 프레스에서 차체 패널을 생산한 후, 차체 공장으로 옮겨와서 차체 각 부분이 조립되어 화이트 보디 상태의 차체로 되고, 이와 같이 완성된 차체는 플로워, 도어, 트렁크 리드, 후드, 휀더의 장착과정을 거치게 되며, 도장공정으로 이동하여 도색작업을 이룬 후, 의장공장에서 엔진, 트랜스 미션, 내,외장제의 조립을 통하여 완성되는 것이다.

자동차의 제조과정에서 특히, 차체 조립라인은 다수의 레이저 및 스폿 용접공정을 통하여 이루어지며, 용접공정은 용접 지그에 용접하고자 하는 대상물을 클램핑한 후 용접로봇 또는 용접 토치 등으로 용접을 수행하게 된다.

종래의 용접 지그장치는 용접 대상물을 클램핑한 상태에서 일방향으로만 회전 또는 이동이 가능한 구조로, 이로 인해 일부 구간에서는 용접 토치의 진입이 어렵거나 쉽지 않은 단점이 있다.

또한, 용접 대상물이 지그장치에 클램핑되는 한 번의 클램핑으로 전 구간을 용접하기가 불가능함에 따라 용접효율이 떨어지고, 생산효율이 감소하는 단점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

대한민국공개특허공보 10-2002-0090559호

본 발명은 전술한 단점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 대상물의 용접하고자 하는 위치에 따라 틸팅부의 틸팅각도와 지그부의 회전각도를 다양하게 조절할 수 있어, 용접 대상물의 전구간을 용접 토치가 용접하기 용이한 자세로 배치할 수 있는 4축 지그 로봇을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 4축 지그 로봇은, 본체부; 상기 본체부에 회전 가능하게 결합되어서 본체부에 대해 틸팅 작동하는 틸팅부; 상기 본체부에 구비되어서 틸팅부를 틸팅시키는 제1구동부; 상기 틸팅부에 축회전이 가능하도록 결합되고 용접하고자 하는 대상물을 클램핑하는 지그부; 상기 틸팅부에 구비되어서 지그부를 축회전시키는 제2구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체부는 바닥면, 및 바닥면의 양측에서 각각 기립된 양측의 측벽부를 포함하고; 상기 틸팅부는 본체부의 측벽부 안쪽에 중첩되면서 회전축을 매개로 측벽부에 대해 회전하는 양측의 측면, 및 양측의 측면을 연결하고 지그부의 일단이 회전 가능하게 결합되는 전면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1구동부는 본체부의 측벽부 중 어느 하나의 측벽부 외측에 고정 결합된 모터이고; 상기 제1구동부의 작동력으로 틸팅부의 측면이 본체부의 측벽부에 대해 회전하면서 틸팅되는 것을 특징으로 한다.

상기 지그부는 틸팅부의 전면에 일단이 축회전 가능하도록 결합되고 타단이 전방으로 돌출된 회전축; 및 상기 회전축의 타단에 구비되고 용접 대상물을 클램핑하는 클램핑부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2구동부는 틸팅부의 내측공간에 배치되도록 틸팅부에 결합되고 지그부의 회전축과 직접 결합된 것을 모터인 것을 특징으로 한다.

상기 틸팅부의 일면에는 지그부가 회전 가능하게 결합되고; 상기 틸팅부의 타면에는 지그부와의 무게 균형을 이루기 위한 밸런스 웨이트가 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 본체부의 하부에는 베이스부가 구비되고; 상기 본체부와 베이스부 사이에 제3구동부가 구비되며; 상기 제3구동부가 구동함에 따라 본체부는 베이스부의 상면에서 직선으로 진퇴 운동하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체부의 바닥면 하부에는 바닥면보다 면적으로 형성된 바닥판이 구비되고; 상기 바닥판의 하부에 베이스부가 배치되고; 상기 제3구동부는 베이스부에 고정되고 모터에 해당하는 제1구동수단, 및 제1구동수단과 바닥판을 연결하는 제1볼 스크류를 포함하고; 상기 제1볼 스크류는 전후방향으로 배치되고 제1구동수단의 축과 연결되어서 회전하는 제1스크류, 제1스크류 및 바닥판과 결합되어서 제1스크류의 회전시 제1스크류를 따라 이동하는 제1이동블럭을 포함하고; 상기 제3구동부의 구동시 제1스크류가 회전하면 제1이동블럭이 제1스크류를 따라 이동하고, 제1이동블럭과 결합된 바닥판도 베이스부에 대해 전후방향으로 이동하고, 바닥판의 이동시 바닥판과 결합된 측벽판도 함께 이동하고, 바닥판과 측벽판 및 본체부의 측벽부를 연결하는 제4구동수단에 의해서 본체부도 베이스부에 대해 전후방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3구동부의 구동에 의해서 바닥판과 본체부가 함께 전후방향으로 이동할 때에 바닥판의 전후방향 이동을 안내하는 제1가이드부를 더 포함하고; 상기 제1가이드부는 일면이 바닥판에 고정되고 타면에 제1레일 삽입홈이 형성된 제1리니어모션 블록; 및 상기 제1레일 삽입홈에 일면이 삽입되고 베이스부에 타면에 고정되며 제1스크류와 평행하게 배치된 제1리니어모션 레일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체부의 바닥면 하부에 바닥판이 구비되고; 상기 본체부에는 제4구동부가 구비되며; 상기 제4구동부가 구동함에 따라 본체부는 바닥판으로부터 상하방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체부의 바닥면 하부에는 바닥면보다 면적으로 형성된 바닥판이 구비되고; 상기 바닥판에는 본체부의 측벽부 외측에서 측벽부와 평행한 측벽판이 구비되고; 상기 제4구동부는 바닥판에 고정되고 모터에 해당하는 제2구동수단, 및 제2구동수단과 본체부의 측벽부를 연결하는 제2볼 스크류를 포함하고; 상기 제2볼 스크류는 상하방향으로 배치되고 제2구동수단의 축과 연결되어서 회전하는 제2스크류, 제2스크류 및 본체부의 측벽부와 결합되어서 제2스크류의 회전시 제2스크류를 따라 이동하는 제2이동블럭을 포함하고; 상기 제4구동부의 구동시 제2스크류가 회전하면 제2이동블럭이 제2스크류를 따라 이동하고, 제2이동블럭과 결합된 본체부가 바닥판에 대해 상하방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

상기 제4구동부의 구동에 의해서 본체부가 바닥판에 대해 상하방향으로 이동할 때에 본체부의 상하방향 이동을 안내하는 제2가이드부를 더 포함하고; 상기 제2가이드부는 일면이 본체부의 측벽부에 고정되고 타면에 제2레일 삽입홈이 형성된 제2리니어모션 블록; 및 상기 제2레일 삽입홈에 일면이 삽입되고 측벽판에 타면에 고정되며 제2스크류와 평행하게 배치된 제2리니어모션 레일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체부가 제3구동부의 구동력으로 바닥판과 함께 전후방향으로 이동하는 1축 운동; 상기 본체부가 제4구동부의 구동력으로 상하방향으로 이동하는 2축 운동; 상기 틸팅부가 제1구동부의 구동력으로 본체부에 대해 틸팅 회전하는 3축 운동; 및 상기 지그부가 제2구동부의 구동력으로 틸팅부에 대해 축회전하는 4축 운동;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 4축 지그 로봇에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

본체부에 틸팅부가 틸팅 가능하게 마련되고, 틸팅부에는 회전 가능한 지그부가 마련됨으로써, 대상물의 용접하고자 하는 위치에 따라 틸팅부의 틸팅각도와 지그부의 회전각도를 다양하게 조절할 수 있다.

이렇게, 용접하고자 하는 대상물을 상,하 방향으로 틸팅함과 동시에 360도 회전함에 따라, 용접 대상물의 전구간을 용접 토치가 용접하기 용이한 자세로 배치할 수 있어, 용접 공정에서 필요한 전구간을 용이하게 용접할 수 있다.

나아가, 틸팅부의 개방된 후면에는 밸런스 웨이트가 배치되어 있어, 틸팅부의 전면에 배치되는 지그부의 무게에 따라 앞으로 쏠릴 수 있는 것을 방지하고, 틸팅부의 후면에 지그부와의 균형을 잡을 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 4축 지그 로봇를 도시한 도면.
도 5, 도 6, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 4축 지그 로봇를 도시한 도면.
도 7은 제4구동부를 보여주기 위하여 도시한 도면.
도 11 및 도 12는 제3구동부를 보여주기 위하여 도시한 도면.
도 13 내지 도 20은 본 발명에 따른 4축 지그 로봇의 용접 자세의 실시예들을 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

4축 지그 로봇의 제1실시예

본 발명의 제1실시예에 따른 4축 지그 로봇을 도 1 내지 도 4에 도시하였다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 4축 지그 로봇은 본체부(200)와 틸팅부(300)와 제1구동부(400)와 지그부(500)와 제2구동부(600)를 포함한다.

본체부(200)는 틸팅부(300)를 지지하는 부재로서, 본 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 바닥면(210)과 측벽부(230)를 포함한다.

즉, 본 실시예에서 본체부(200)는 바닥면(210)으로부터 양측에 각각 측벽부(230)가 기립되어 있어, 전방과 후방이 개방된 상태이다. 또한, 바닥면(210)으로부터 전방과 후방의 하측에 각각 기립되어 양측의 측벽부(230)를 이어주는 보강부(250)가 마련되어 있다. 본 실시예에서 제시한 본체부(200)의 형상은 일실시예일 뿐 실시예에 따라 달라질 수 있다.

본체부(200)의 하부에는 본체부(200)의 기립을 위한 다수의 다리(270)가 마련되어 있다.

틸팅부(300)는 도 1에 도시된 바와 같이 본체부(200)에 대해 회전 가능하게 결합된 구성으로 제1구동부(400)의 작동시 소정 각도로 틸팅동작을 한다.

즉, 틸팅부(300)의 양측이 본체부(200)의 양측 측벽부(230)에 회전축과 베어링 등으로 연결되어 있는 바, 따라서 틸팅부(300)는 제1구동부(400)의 작동시 도 3에 도시된 화살표 M1과 같이 본체부(200)에 대해 상하방향으로 회전하면서 틸팅동작을 하게 된다.

이러한 틸팅부(300)는 본체부(200)의 양측 측벽부(230)와 각각 맞닿는 측면(310)과, 양 측면(310)을 이어주며 본체부(200)의 개방된 전방에 배치되는 전면(330)을 포함하고, 후면이 개방되어 있어 U형상을 이룬다.

또한, 양 측면(310)의 전방측과 전면(330)의 상측을 이어주도록 상면(350)을 더 포함한다. 이렇게 양 측면(310)과 전면(330)과 상면(350)으로 이루어진 내측에는 공간이 형성된다.

틸팅부(300)를 틸팅시키는 제1구동부(400)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본체부(200)에 마련되어 있다.

이러한 틸팅부(300)는 본체부(200)의 양측 측벽부(230) 중 어느 하나의 측벽부(230) 외측에 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 틸팅부(300)는 감속기모터로 구성되어 있으나, 실시예에 따라 변경할 수도 있다.

상기와 같이 구성되어, 틸팅부(300)의 양측 측면(310)은 회전축과 베어링 등으로 본체부(200)의 양측 측벽부(230)에 각각 연결되어 있고, 틸팅부(300)의 양측 측면(310) 중 어느 하나의 측면(310)과 맞닿은 측벽부(230) 외측에 제1구동부(400)가 마련되어 있으며, 제1구동부(400)는 틸팅부(300)의 일측면(310)에 연결된 회전축을 회전시킨다. 이로써 감속기모터로 구성되는 제1구동부(400)가 구동함에 따라 틸팅부(300)는 화살표 M1과 같이 본체부(200)에 대해 상하로 틸팅이 가능하게 된다.

용접하고자 하는 대상물(10)을 클램핑하는 지그부(500)는 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 틸팅부(300)에 회전 가능하게 마련된다.

본 실시예에서 지그부(500)는 회전축(510)과 클램핑부(530)를 포함한다.

회전축(510)은 틸팅부(300)의 전면(330)에 전방으로 돌출되도록 마련되어 있으며, 회전축(510)의 일단이 틸팅부(300)의 전면(330)에 베어링 등으로 연결되는 바, 따라서 회전축(510)은 틸팅부(300)의 전면(330)에 대해 360도 축회전이 가능하도록 결합된다.

클램핑부(530)는 회전축(510)의 타단에 용접하고자 하는 대상물(10)을 클램핑할 수 있도록 마련된다.

이러한 클램핑부(530)는 도 4에 도시한 바와 같이 프레임부(531)와 실린더부(533) 및 클램프(535)를 포함하는 것이 바람직하다.

프레임부(531)는 회전축(510)의 타단에 마련되고 용접하고자 하는 대상물(10)이 전면에 배치될 수 있다.

실린더부(533)는 프레임부(531)에 마련되고 피스톤은 실린더 본체로부터 신축 가능하도록 마련된다.

클램프(535)는 일단이 실린더부(533)의 피스톤 끝단에 회전 가능하게 연결되어 있고, 클램프(535)의 중간부는 프레임부(531)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 이러한 클램프(535)의 타단은 용접하고자 하는 대상물(10)과 맞닿아 프레임부(531) 전면에 배치되는 대상물(10)을 잡아주는 역할을 한다.

상기와 같이 구성되는 각 실린더부(533)에 각 클램프(535)가 마련되며, 용접하고자 하는 대상물(10)의 크기 및 형상에 따라 실린더부(533) 및 클램프(535)의 개수 및 배치가 달라질 수 있다. 본 실시예에서는 실린더부(533) 및 클램프(535)가 다섯 개 마련되어 있다.

지그부(500)를 회전시키는 제2구동부(600)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 틸팅부(300)에 마련되어 있다.

이러한 제2구동부(600)는 지그부(500)의 회전축(510)에 직접 연결되어 있으며, 틸팅부(300)의 양 측면(310)과 전면(330)과 상면(350)으로 이루어진 내측 공간에 배치되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 틸팅부(300)는 감속기모터로 구성되어 있으나 실시예에 따라 변경할 수도 있다.

한편, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 지그부(500)는 틸팅부(300)의 전면(330)에 회전 가능하게 마련되어 있고, 틸팅부(300)에서 지그부(500)가 마련된 반대면에는 지그부(500)와의 균형을 잡기 위한 밸런스 웨이트(900)가 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 틸팅부(300)의 전면(330)에는 지그부(500)가 배치되어 있고, 틸팅부(300)의 개방된 후면에는 밸런스 웨이트(900)가 배치되어 있다. 이와 같이 틸팅부(300)의 개방된 후면에 밸런스 웨이트(900)가 배치되어 있는 바, 따라서 틸팅부(300)의 전면(330)에 배치되는 지그부(500)의 무게에 따라 앞으로 쏠릴 수 있는 것을 방지하도록 틸팅부(300)의 후면에 지그부(500)와의 균형을 잡기 위한 밸런스 웨이트(900)가 마련되는 것이다.

4축 지그 로봇의 제2실시예

본 발명의 제2실시예에 따른 4축 지그 로봇을 도 5 내지 도 12에 도시하였다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 4축 지그 로봇은 본체부(200)와 베이스부(100)와 틸팅부(300)와 제1구동부(400)와 지그부(500)와 제2구동부(600)와 제3구동부(700)와 제4구동부(800)를 포함한다.

본체부(200)는 틸팅부(300)를 지지하는 부재로서 본 실시예에서는 도 5에 도시한 바와 같이 바닥면(210)과 측벽부(230)를 포함한다.

즉, 본 실시예에서 본체부(200)는 바닥면(210)으로부터 양측에 각각 측벽부(230)가 기립되어 있어, 전방과 후방이 개방된 상태이다. 또한 바닥면(210)으로부터 전방과 후방의 하측에 각각 기립되어 양측의 측벽부(230)를 이어주며 마련되는 보강부(250)가 마련되어 있다. 본 실시예에서 제시한 본체부(200)의 형상은 일실시예일 뿐 실시예에 따라 달라질 수 있다.

제2실시예에서 바닥면(210)의 하부에 배치되고 바닥면(210)의 면적보다 넓은 면적을 가지는 바닥판(280)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 그 이유는 하기에서 상세히 설명하겠지만 바닥면(210)과 측벽부(230)와 보강부(250)를 포함하는 본체부(200)가 바닥판(280)으로부터 상하방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있고, 바닥판(280)이 베이스부(100)에 대해 선형 이동 가능하도록 구성될 수 있기 때문이다.

바닥면(210)과 측벽부(230)와 보강부(250)를 포함하는 본체부(200)가 바닥판(280)으로부터 상하방향으로 이동 가능하도록 하는 제4구동부(800)가 도 6에 도시한 바와 같이 본체부(200)에 마련되어 있다.

본 실시예에서 제4구동부(800)는 제2구동수단(810)과 제2볼 스크류(850)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 제2구동수단(810)은 바닥판(280)에 고정된 감속기모터이지만, 제2구동수단(810)은 회전 운동을 할 수 있는 수단이면 충분하므로 실시예에 따라 변경할 수 있다.

제2볼 스크류(850)는 제2스크류(851)와 제2이동블럭(853)을 포함한다.

제2스크류(851)는 일단이 제2구동수단(810)의 회전축에 연결되어 있어, 제2구동수단(810)이 회전함에 따라 정방향 또는 역방향으로 회전 가능하며, 본체부(200)의 일 측벽부(230)에 수직하게 배치되어 있다.

제2이동블럭(853)은 내측에 제2스크류너트가 형성되어 있고, 스크류너트가 제2스크류(851)에 나사 결합되어 있어, 제2스크류(851)가 회전함에 따라 제2이동블럭(853)이 제2스크류(851)를 따라 제2스크류(851)의 상하방향으로 이동 가능하며, 제2이동블럭(853)의 일측은 본체부(200)의 일 측벽부(230)에 고정되어 있다.

상기와 같이 구성되어, 제2구동수단(810)이 회전함에 따라 제2스크류(851)도 함께 회전하며, 이때 제2스크류너트가 제2스크류(851)에 나사 결합되어 있어, 제2스크류(851)가 회전함에 따라 제2이동블럭(853)이 제2스크류(851)를 따라 제2스크류(851)의 상하방향으로 이동함에 따라 제2이동블럭(853)이 본체부(200)의 측벽부(230)에 고정되어 있으므로 본체부(200)도 바닥판(280)으로부터 상하로 이동 가능한 것이다.

상기와 같이 본체부(200)가 제4구동부(800)에 의해 바닥판(280)으로부터 상하 방향으로 이동할 때 본체부(200)를 지지하는 제2가이드부(870)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 제2가이드부(870)의 설치를 위하여 도 5에 도시한 바와 같이 본체부(200)의 측벽부(230) 외측에 측벽부(230)와 평행하게 배치되고, 하단은 바닥판(280)에 고정되어 있는 측벽판(290)이 마련되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 제2가이드부(870)는 도 7에 도시한 바와 같이 제2리니어모션 블럭(871)과 제2리니어모션 레일(873)을 포함한다.

제2리니어모션 블럭(871)의 일면은 도 6에 도시한 바와 같이 본체부(200)의 측벽부(230)에 고정되고, 제2리니어모션 블럭(871)의 타면에는 도 7에 도시한 바와 같이 제2레일 삽입홈(871a)이 형성되어 있다.

제2리니어모션 레일(873)의 일면은 제2리니어모션 블럭(871)의 제2레일 삽입홈(871a)에 삽입되고, 제2리니어모션 레일(873)의 타면은 측벽판(290)에 고정된다. 이러한 제2리니어모션 레일(873)은 제2스크류(851)와 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 하나의 제2리니어모션 레일(873)에 두 개의 제2리니어모션 블럭(871)이 배치되어 있고, 제2리니어모션 블럭(871)과 제2리니어모션 레일(873)로 구성된 제2가이드부(870)가 제2스크류(851)의 양측에 각각 제2스크류(851)와 평행하게 배치되어 있다.

상기와 같이 구성되어 제4구동부(800)에 의해 본체부(200)가 바닥판(280)으로부터 상하로 이동할 때 제2리니어모션 레일(873)을 따라 제2리니어모션 블럭(871)이 이동함으로써, 제2가이드부(870)에 의해 본체부(200)는 더욱 견고하게 지지될 수 있다.

본체부(200)의 하부에는 베이스부(100)가 배치될 수 있다.

본체부(200)와 베이스부(100) 사이에는 도 8 및 도 11에 도시한 바와 같이 제3구동부(700)가 마련되는 것이 바람직하다. 이렇게 본체부(200)와 베이스부(100) 사이에 제3구동부(700)가 마련됨으로써, 제3구동부(700)가 구동함에 따라 본체부(200)는 베이스부(100)의 상면에서 어느 일방향으로 선형 이동 가능하다.

본 실시예에서 제3구동부(700)는 도 5 및 도 11에 도시한 바와 같이 제1구동수단(710)과 제1볼 스크류(750)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 제1구동수단(710)은 감속기모터로 구성되어 있지만, 제1구동수단(710)은 회전 운동을 할 수 있는 수단이면 충분하므로 실시예에 따라 변경할 수 있다. 또한 본 실시예에서 제1구동수단(710)은 베이스부(100)의 상면에 설치되어 있고, 특히 본체부(200)의 후측에 배치되어 있다.

제1볼 스크류(750)는 도 11에 도시한 바와 같이 제1스크류(753)와 제1이동블럭(751)을 포함한다.

제1스크류(753)는 도 5에 도시한 바와 같이 일단이 제1구동수단(710)의 회전축에 연결되어 있어, 제1구동수단(710)이 회전함에 따라 정방향 또는 역방향으로 회전 가능하다. 본 실시예에서 제1스크류(753)는 베이스부(100)의 상면에 베이스부(100)의 길이방향을 따라 배치되어 있다.

제1이동블럭(751)은 도 11에 도시한 바와 같이 내측에 제1스크류너트가 형성되어 있고, 제1스크류너트가 제1스크류(753)에 나사 결합되어 있어, 제1스크류(753)가 회전함에 따라 제1이동블럭(751)이 제1스크류(753)를 따라 제1스크류(753)의 전후 방향으로 이동 가능하며, 제1이동블럭(751)의 상면은 바닥판(280)의 하면에 고정되어 있다.

상기와 같이 구성되어, 제1구동수단(710)이 회전함에 따라 제1스크류(753)도 함께 회전하며, 이때 제1스크류너트가 제1스크류(753)에 나사 결합되어 있어, 제1스크류(753)가 회전함에 따라 제1이동블럭(751)은 제1스크류(753)를 따라 이동하고, 제1이동블럭(751)이 바닥판(280)에 고정되어 있으므로 제1이동블럭(751)과 함께 바닥판(280)도 베이스부(100)의 전후 방향으로 이동한다.

바닥판(280)이 베이스부(100)의 전후 방향으로 이동하면, 바닥판(280)과 결합된 측벽판(290)도 함께 전후 방향으로 이동하고, 바닥판(280)과 측벽판(290) 및 본체부(200)의 측벽부(230)를 연결하는 제4구동수단(800)에 의해서 본체부(200)도 베이스부(100)의 전후 방향으로 이동하게 된다.

상기와 같이 본체부(200)가 제3구동부(700)에 의해 베이스부(100)의 전후 방향으로 이동할 때 본체부(200) 하측의 양측을 지지하는 제1가이드부(770)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 제1가이드부(770)는 도 11에 도시한 바와 같이, 제1리니어모션 블럭(771)과 제1리니어모션 레일(773)을 포함한다.

제1리니어모션 블럭(771)의 일면은 바닥판(280)의 하면에 고정되고, 제1리니어모션 블럭(771)의 타면에는 제1레일 삽입홈이 형성되어 있다.

제1리니어모션 레일(773)의 일면은 제1리니어모션 블럭(771)의 제1레일 삽입홈에 삽입되고, 제1리니어모션 레일(773)의 타면은 베이스부(100)에 고정된다.

이러한 제1리니어모션 레일(773)은 제1스크류(753)와 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 도 12에 도시한 바와 같이, 하나의 제1리니어모션 레일(773)에 세 개의 제1리니어모션 블럭(771)이 배치되어 있고, 제1리니어모션 블럭(771)과 제1리니어모션 레일(773)로 구성된 제1가이드부(770)가, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1스크류(753)의 양측에 각각 제1스크류(753)와 평행하게 배치되어 있다.

상기와 같이 구성되어, 제4구동부(800)에 의해 본체부(200)가 베이스부(100)의 전후 방향으로 선형 이동할 때 제1리니어모션 레일(773)을 따라 제1리니어모션 블럭(771)이 이동함으로써, 제1가이드부(770)에 의해 본체부(200)의 양측은 더욱 견고하게 지지될 수 있다.

틸팅부(300)는 도 5에 도시한 바와 같이본체부(200)에 대해 회전 가능하게 결합된 구성으로 제1구동부(400)의 작동시 소정 각도로 틸팅동작을 한다.

또한, 양측면(310)의 전방측과 전면(330)의 상측을 이어주도록 상면(350)을 더 포함한다. 이렇게 양 측면(310)과 전면(330)과 상면(350)으로 이루어진 내측에는 공간이 형성된다.

틸팅부(300)를 틸팅시키는 제1구동부(400)는, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 본체부(200)에 마련되어 있다.

용접하고자 하는 대상물(10)을 클램핑하는 지그부(500)는 도 5 및 도 9에 도시한 바와 같이 틸팅부(300)에 회전 가능하게 마련된다.

이러한 클램핑부(530)는 도 10에 도시한 바와 같이 프레임부(531)와 실린더부(533)와 클램프(535)를 포함하는 것이 바람직하다.

프레임부(531)는 회전축의 타단에 마련되고 용접하고자 하는 대상물(10)이 전면에 배치될 수 있다.

실린더부(533)는 프레임부(531)에 마련되고 피스톤은 실린더 본체로부터 신축 가능하도록 마련되어 있다.

지그부(500)를 회전시키는 제2구동부(600)는 도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이 틸팅부(300)에 마련되어 있다.

한편, 도 5 및 도 10에 도시한 바와 같이 지그부(500)는 틸팅부(300)의 전면(330)에 회전 가능하게 마련되어 있고, 틸팅부(300)에서 지그부(500)가 마련된 반대면에는 지그부(500)와의 균형을 잡기 위한 밸런스 웨이트(900)가 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 틸팅부(300)의 전면(330)에는 지그부(500)가 배치되어 있고, 틸팅부(300)의 개방된 후면에는 밸런스 웨이트(900)가 배치되어 있다. 이와 같이, 틸팅부(300)의 개방된 후면에는 밸런스 웨이트(900)가 배치되어 있어, 틸팅부(300)의 전면(330)에 배치되는 지그부(500)의 무게에 따라 앞으로 쏠릴 수 있는 것을 방지하도록 틸팅부(300)의 후면에 지그부(500)와의 균형을 잡기 위한 밸런스 웨이트(900)가 마련되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 4축 지그 로봇의 용접 자세는 다음과 같은 실시예들로 구현할 수 있다.

도 13과 같이, 틸팅부(300)가 본체부(200)에 수평하게 배치되어 있는 상태를 T축 0도라 하고, 지그부(500)에 클램핑된 대상물(10)의 상면이 도면상에서 상측을 향하도록 배치되어 있는 상태를 L축 0도라 한다.

도 14는 지그부(500)가 시계 방향으로 90도 회전한 상태(L축 90도 회전)이고, 이때 용접 대상물(10)의 상면은 도면상에서 우측을 향한다.

도 15는 지그부(500)가 시계 방향으로 180도 회전한 상태(L축 180도 회전)이고, 이때 용접 대상물(10)의 상면은 도면상에서 하측을 향한다.

도 16은 지그부(500)가 시계 방향으로 180도 회전한 상태(L축 180도 회전)이고, 틸팅부(300)가 상측으로 90도 틸팅된 상태(T축 90도 틸팅)이고, 이때 용접 대상물(10)의 상면은 도면상에서 전방을 향한다.

도 17은 틸팅부(300)가 상측으로 45도 틸팅된 상태(T축 45도 틸팅)이고, 이때 용접 대상물(10)의 상면은 도면 상에서 후방 하측으로 기울어진 상태이다.

도 18은 지그부(500)가 시계 방향으로 270도 회전한 상태(L축 270도 회전)이고, 틸팅부(300)가 상측으로 45도 틸팅된 상태(T축 45도 틸팅)이고, 이때 용접 대상물(10)의 상면은 도면상에서 전방 좌측으로 기울어진 상태이다.

도 19는 지그부(500)가 시계 방향으로 180도 회전한 상태(L축 180도 회전)이고, 틸팅부(300)가 상측으로 45도 틸팅된 상태(T축 45도 틸팅)이고, 이때 용접 대상물(10)의 상면은 도면상에서 전방 하측으로 기울어진 상태이다.

도 20은 지그부(500)가 시계 방향으로 150도 회전한 상태(L축 150도 회전)이고, 틸팅부(300)가 상측으로 45도 틸팅된 상태(T축 45도 틸팅)이고, 이때 용접 대상물(10)의 상면은 도면상에서 전방 좌측으로 기울어진 상태이다.

상기의 4축 지그 로봇의 용접 자세는 일실시예를 들어 설명한 것이고, 대상물의 용접하고자 하는 위치에 따라 틸팅부(300)의 틸팅각도와 지그부(500)의 회전각도를 다양하게 조절할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 - 베이스부 200 - 본체부
300 - 틸팅부 400 - 제1구동부
500 - 지그부 600 - 제2구동부
700 - 제3구동부 800 - 제4구동부
900 - 밸런스 웨이트

Claims

본체부;
상기 본체부에 회전 가능하게 결합되어서 본체부에 대해 틸팅 작동하는 틸팅부;
상기 본체부에 구비되어서 틸팅부를 틸팅시키는 제1구동부;
상기 틸팅부에 축회전이 가능하도록 결합되고 용접하고자 하는 대상물을 클램핑하는 지그부;
상기 틸팅부에 구비되어서 지그부를 축회전시키는 제2구동부;를 포함하는 4축 지그 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 본체부는 바닥면, 및 바닥면의 양측에서 각각 기립된 양측의 측벽부를 포함하고;
상기 틸팅부는 본체부의 측벽부 안쪽에 중첩되면서 회전축을 매개로 측벽부에 대해 회전하는 양측의 측면, 및 양측의 측면을 연결하고 지그부의 일단이 회전 가능하게 결합되는 전면을 포함하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 2에 있어서,
상기 제1구동부는 본체부의 측벽부 중 어느 하나의 측벽부 외측에 고정 결합된 모터이고;
상기 제1구동부의 작동력으로 틸팅부의 측면이 본체부의 측벽부에 대해 회전하면서 틸팅되는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 2에 있어서,
상기 지그부는 틸팅부의 전면에 일단이 축회전 가능하도록 결합되고 타단이 전방으로 돌출된 회전축; 및
상기 회전축의 타단에 구비되고 용접 대상물을 클램핑하는 클램핑부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 4에 있어서,
상기 제2구동부는 틸팅부의 내측공간에 배치되도록 틸팅부에 결합되고 지그부의 회전축과 직접 결합된 것을 모터인 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 틸팅부의 일면에는 지그부가 회전 가능하게 결합되고;
상기 틸팅부의 타면에는 지그부와의 무게 균형을 이루기 위한 밸런스 웨이트가 결합된 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 본체부의 하부에는 베이스부가 구비되고;
상기 본체부와 베이스부 사이에 제3구동부가 구비되며;
상기 제3구동부가 구동함에 따라 본체부는 베이스부의 상면에서 직선으로 진퇴 운동하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 7에 있어서,
상기 본체부의 바닥면 하부에는 바닥면보다 면적으로 형성된 바닥판이 구비되고;
상기 바닥판의 하부에 베이스부가 배치되고;
상기 제3구동부는 베이스부에 고정되고 모터에 해당하는 제1구동수단, 및 제1구동수단과 바닥판을 연결하는 제1볼 스크류를 포함하고;
상기 제1볼 스크류는 전후방향으로 배치되고 제1구동수단의 축과 연결되어서 회전하는 제1스크류, 제1스크류 및 바닥판과 결합되어서 제1스크류의 회전시 제1스크류를 따라 이동하는 제1이동블럭을 포함하고;
상기 제3구동부의 구동시 제1스크류가 회전하면 제1이동블럭이 제1스크류를 따라 이동하고, 제1이동블럭과 결합된 바닥판도 베이스부에 대해 전후방향으로 이동하고, 바닥판의 이동시 바닥판과 결합된 측벽판도 함께 이동하고, 바닥판과 측벽판 및 본체부의 측벽부를 연결하는 제4구동수단에 의해서 본체부도 베이스부에 대해 전후방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 8에 있어서,
상기 제3구동부의 구동에 의해서 바닥판과 본체부가 함께 전후방향으로 이동할 때에 바닥판의 전후방향 이동을 안내하는 제1가이드부를 더 포함하고;
상기 제1가이드부는 일면이 바닥판에 고정되고 타면에 제1레일 삽입홈이 형성된 제1리니어모션 블록; 및
상기 제1레일 삽입홈에 일면이 삽입되고 베이스부에 타면에 고정되며 제1스크류와 평행하게 배치된 제1리니어모션 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 7에 있어서,
상기 본체부의 바닥면 하부에 바닥판이 구비되고;
상기 본체부에는 제4구동부가 구비되며;
상기 제4구동부가 구동함에 따라 본체부는 바닥판으로부터 상하방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 10에 있어서,
상기 본체부의 바닥면 하부에는 바닥면보다 면적으로 형성된 바닥판이 구비되고;
상기 바닥판에는 본체부의 측벽부 외측에서 측벽부와 평행한 측벽판이 구비되고;
상기 제4구동부는 바닥판에 고정되고 모터에 해당하는 제2구동수단, 및 제2구동수단과 본체부의 측벽부를 연결하는 제2볼 스크류를 포함하고;
상기 제2볼 스크류는 상하방향으로 배치되고 제2구동수단의 축과 연결되어서 회전하는 제2스크류, 제2스크류 및 본체부의 측벽부와 결합되어서 제2스크류의 회전시 제2스크류를 따라 이동하는 제2이동블럭을 포함하고;
상기 제4구동부의 구동시 제2스크류가 회전하면 제2이동블럭이 제2스크류를 따라 이동하고, 제2이동블럭과 결합된 본체부가 바닥판에 대해 상하방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 11에 있어서,
상기 제4구동부의 구동에 의해서 본체부가 바닥판에 대해 상하방향으로 이동할 때에 본체부의 상하방향 이동을 안내하는 제2가이드부를 더 포함하고;
상기 제2가이드부는 일면이 본체부의 측벽부에 고정되고 타면에 제2레일 삽입홈이 형성된 제2리니어모션 블록; 및
상기 제2레일 삽입홈에 일면이 삽입되고 측벽판에 타면에 고정되며 제2스크류와 평행하게 배치된 제2리니어모션 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.
청구항 10에 있어서,
상기 본체부가 제3구동부의 구동력으로 바닥판과 함께 전후방향으로 이동하는 1축 운동;
상기 본체부가 제4구동부의 구동력으로 상하방향으로 이동하는 2축 운동;
상기 틸팅부가 제1구동부의 구동력으로 본체부에 대해 틸팅 회전하는 3축 운동; 및
상기 지그부가 제2구동부의 구동력으로 틸팅부에 대해 축회전하는 4축 운동;을 포함하는 것을 특징으로 하는 4축 지그 로봇.