KR20220098479A

KR20220098479A - 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너

Info

Publication number: KR20220098479A
Application number: KR1020210000240A
Authority: KR
Inventors: 김윤진; 박태선
Original assignee: 김윤진
Priority date: 2021-01-04
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2022-07-12
Also published as: KR102460315B1

Abstract

본 발명은 버스나 트럭 등의 자동차 조립라인에 적용되는 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너(nut runner)에 관한 것으로서, 저면에 바퀴가 장착된 베이스와; 상기 베이스 상에 수직으로 기립 설치되는 지주와; 상기 지주에 수평으로 핀 결합하여 수직으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 메인아암과; 상기 메인아암의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 프론트아암과; 상기 프론트아암의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 헤더아암; 및 상기 헤더아암에 메달려 수직축을 기준으로 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 행거프레임과, 전후 양단부가 상기 행거프레임의 전단부와 후단부에 회전가능하게 지지되는 샤프트와, 상기 샤프트의 전단부에 결합하여 일체로 회전하는 피니언과, 상기 피니언에 치합하는 한 쌍의 랙과, 상기 한 쌍의 랙에 각각 결합함으로써 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 샤프트로부터의 반경이 조절되는 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트를 구비하는 너트체결유닛을 포함한다. 이에 의하면, 높이조절, 너트간격 조절이 용이하여 다양한 차종 및 높이에 적용할 수 있고 이동성을 개선하여 어느 장소에서도 사용 및 이동설치가 용이하다.

Description

이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너{MOVABLE NUT RUNNER DERIVED FROM ARTICULATED ROBOT SYSTEM}

본 발명은 버스나 트럭 등의 자동차 조립라인에 적용되는 너트 러너(nut runner)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다관절 로봇 시스템의 개념을 접목시킨 이동식 너트 러너에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 조립라인에서 타이어를 고정하기 위한 너트를 체결하는 장치는 같은 위치에서의 반복적인 작업을 고려하여 기본적으로 고정식 장치를 사용하는데, 이러한 고정식 장치를 차종별, 체결높이별, 체결 간격별로 각각 구비하여야 하는 문제가 단점으로 지적되어 왔다.

이러한 문제의 해결과 관련하여 아래 나열된 선행기술문헌에서 몇가지 해결방안을 제시하고는 있으나 완전한 이동식의 구현에는 한계가 있으며, 너트의 체결 간격이 고정적이어서 사용범위가 한정적이라는 단점이 여전히 존재하였다.

[선행기술문헌]

특허출원공개 제10-2007-0014331호

특허등록 제10-0747266호

특허등록 제10-1223758호

따라서, 본 발명의 목적은 높이조절, 너트간격 조절이 용이하여 다양한 차종 및 높이에 적용할 수 있고 이동성을 개선하여 어느 장소에서도 사용 및 이동설치가 용이한 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 저면에 바퀴가 장착된 베이스와; 상기 베이스 상에 수직으로 기립 설치되는 지주와; 상기 지주에 수평으로 핀 결합하여 수직으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 메인아암과; 상기 메인아암의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 프론트아암과; 상기 프론트아암의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 헤더아암; 및 상기 헤더아암에 메달려 수직축을 기준으로 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 행거프레임과, 전후 양단부가 상기 행거프레임의 전단부와 후단부에 회전가능하게 지지되는 샤프트와, 상기 샤프트의 전단부에 결합하여 일체로 회전하는 피니언과, 상기 피니언에 치합하는 한 쌍의 랙과, 상기 한 쌍의 랙에 각각 결합함으로써 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 샤프트로부터의 반경이 조절되는 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트를 구비하는 너트체결유닛을 포함하는 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너를 제공한다.

여기서, 상기 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너는 상기 지주에 설치되어 상기 메인아암을 승강 구동하는 에어실린더와; 상기 베이스 상에 탑재되어 상기 지주, 메인아암, 프론트아암, 헤더아암을 경유하는 전선을 통해 상기 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트에 구동전원을 공급 및 조절하는 구동전원공급부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 행거프레임은 전단부와 후단부에 각각 구비되는 원호형 레일과, 이들 원호형 레일을 따라 동축으로 회전가능하게 지지되는 전륜(前輪)과 후륜(後輪)을 구비하고, 상기 샤프트의 전단부와 후단부는 상기 전륜과 후륜을 관통하여 회전가능하게 지지되며, 상기 한 쌍의 랙은 상기 전륜의 판면 상에서 반경방향으로 슬라이드 가능하게 안내됨으로써, 상기 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트는 상기 한 쌍의 랙과 함께 상기 전륜의 판면 상에서 반경방향으로 슬라이드 가능하게 안내됨과 동시에 상기 전륜과 함께 일체로서 회전하도록 구성될 수도 있다.

이 경우, 상기 후륜의 후방에는 상기 샤프트의 후단부와 일체로 결합하는 샤프트 핸들이 구비됨으로써 상기 샤프트 핸들의 회전조절에 따라 상기 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트의 상기 샤프트로부터의 반경이 조절되고, 상기 전륜의 외측으로는 상기 전륜과 일체로 연결 설치되는 전륜 핸들이 구비됨으로써 상기 전륜 핸들의 회전조절에 따라 상기 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트의 원주방향으로의 위치가 조절될 수 있다.

한편, 상기 메인아암의 후단부에는 카운터웨이트가 결합할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너에 의하면 이동가능한 베이스 상에서 지주와 메인아암, 프론트아암, 헤더아암으로 연결되는 구조를 통해 이동설치 및 차종별, 체결높이별, 체결 간격별 각기 다른 조건에 대응하여 너트 체결 위치의 조절이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너의 사시도,
도 2는 도 1의 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너의 움직임에 대해 설명하기 위한 설계도면,
도 3은 도 1의 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너의 일 구성요소인 너트체결유닛의 확대 사시도,
도 4는 도 3의 너트체결유닛의 정면도,
도 5는 도 4의 너트체결유닛의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 저면에 바퀴가 장착된 베이스(10) 상에 수직으로 기립 설치된 지주(20)에 메인아암(30), 프론트아암(40), 헤더아암(50) 및 너트체결유닛(60)이 연계하여 지지되는 구조를 취한다.

베이스(10)의 일측단부에는 견인용 핸들(11)이 설치됨으로써 이를 이용하여 전체 장치(1)를 이동시킬 수 있도록 한다.

메인아암(30)은 지주(20)의 상단부에 수평으로 핀 결합하여 수직으로 선회조절이 가능하도록 구비된다. 지주(20)에 설치되는 에어실린더(80)가 상기 메인아암(30)을 승강구동 및 고정하도록 구비된다(도 2 참조).

프론트아암(40)은 메인아암(30)의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되고, 헤더아암(50)은 프론트아암(40)의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비된다(도 2 참조).

너트체결유닛(60)은 헤더아암(50)에 메달려 수직축을 기준으로 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비된다(도 3 참조).

따라서, 상기 구성들로부터 너트체결유닛(60)은 다양한 위치 및 다양한 높이에 맞추어 조절이 가능하다.

너트체결유닛(60)의 세부구성은 도 3에 도시된 바와 같이 볼트(61)에 의한 수직축을 중심으로 헤더아암(50)측에 선회조절이 가능하도록 구비되는 행거프레임(62)이 전단부와 후단부에 원호형 레일(62a, 62b)이 고정되게 설치되고, 이들 원호형 레일(62a, 62b)을 따라 서로 동축으로 회전가능하게 지지되는 전륜(前輪, 63)과 후륜(後輪, 64)을 포함한다.

전륜(63)과 후륜(64)을 관통하여 회전가능하게 지지되는 샤프트(65)가 설치되며, 샤프트(65)의 전단부에는 도 4에 도시된 바와 같이 피니언(66)이 결합하여 일체로 회전하며, 피니언(66)에는 한 쌍의 랙(67, 68)이 치합함으로써 상기 피니언(66)의 회전에 따라 랙(67, 68)이 좌우로 이동하게 된다.

각각의 랙(67, 68)에는 너트체결용 구동샤프트(69, 70)가 결합한다. 이에 따라 피니언(66)의 회전에 따라 랙(67, 68)이 전륜(63)에 형성된 가이드경로(63a)를 따라 내외측으로 왕복 슬라이드됨으로써 너트체결용 구동샤프트(69, 70)의 (샤프트로부터의) 반경이 조절된다(도 5 참조).

전륜(63)의 외측에 연결되어 일체로 회전하는 전륜 핸들(71, 도 3 참조)의 회전조절을 통해 상기 전륜(63)은 원호형 레일(62a)을 따라 회전위치가 조절된다(도 5 참조).

한편, 샤프트(65)의 후단부에는 도 1에 도시된 바와 같이 샤프트 핸들(72)이 설치됨으로써 이의 회전조절을 통해 상기와 같은 너트체결용 구동샤프트(69, 70)의 반경을 조절할 수 있다.

도 1을 참조하면, 베이스(10) 상에 구동전원공급부(90)가 탑재되어 지주(20), 메인아암(30), 프론트아암(40), 헤더아암(50)을 경유하는 전선(91)을 통해 너트체결용 구동샤프트(69, 70)로 구동전원을 공급 및 조절한다.

본 실시예에서 프론트아암(40)과 헤더아암(50)의 각 수평회전 조절은 수동으로 이루어진다.

메인아암(30)의 후단부에는 카운터웨이트(31)가 결합함으로써 에어실린더(80)의 부하를 덜어주고 상기 수동 조절이 원활히 이루어지게 한다.

이상과 같은 구성으로부터, 작업자는 너트체결유닛(60)을 작업하고자 하는 정위치에 위치시킨 다음 샤프트 핸들(72)을 조절하여 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트(도 4의 69, 70)의 간격을 차량의 바퀴에 형성된 볼트간격과 일치시킨 상태에서 2개의 너트체결을 먼저 수행하고, 전륜 핸들(71)을 상기 볼트의 원주방향 간격만큼 돌려주면서 상기 차량 바퀴의 나머지 볼트에 대한 너트 체결을 순차적으로 수행한다.

한편, 이상에서 설명된 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너(1)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 후술하는 청구범위 내지 그 균등범위에 의해 정의되는 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 상기에서 설명된 바에 한정되지 않는다.

1: 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너
10: 베이스 11: 핸들
20: 지주 30: 메인아암
31: 카운터웨이트 40: 프론트아암
50: 헤더아암 60: 너트체결유닛
61: 볼트 62: 행거프레임
62a, 62b: 원호형 레일 63: 전륜
64: 후륜 65: 샤프트
66: 피니언 67, 68: 랙
69, 70: 너트체결용 구동샤프트 71: 전륜 핸들
72: 샤프트 핸들 80: 에어실린더
90: 구동전원공급부

Claims

저면에 바퀴가 장착된 베이스와;
상기 베이스 상에 수직으로 기립 설치되는 지주와;
상기 지주에 수평으로 핀 결합하여 수직으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 메인아암과;
상기 메인아암의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 프론트아암과;
상기 프론트아암의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 헤더아암; 및
상기 헤더아암에 메달려 수직축을 기준으로 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 행거프레임과, 전후 양단부가 상기 행거프레임의 전단부와 후단부에 회전가능하게 지지되는 샤프트와, 상기 샤프트의 전단부에 결합하여 일체로 회전하는 피니언과, 상기 피니언에 치합하는 한 쌍의 랙과, 상기 한 쌍의 랙에 각각 결합함으로써 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 샤프트로부터의 반경이 조절되는 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트를 구비하는 너트체결유닛을 포함하는 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너.
제1항에 있어서,
상기 지주에 설치되어 상기 메인아암을 승강 구동하는 에어실린더와;
상기 베이스 상에 탑재되어 상기 지주, 메인아암, 프론트아암, 헤더아암을 경유하는 전선을 통해 상기 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트에 구동전원을 공급 및 조절하는 구동전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너.
제1항에 있어서,
상기 행거프레임은 전단부와 후단부에 각각 구비되는 원호형 레일과, 이들 원호형 레일을 따라 동축으로 회전가능하게 지지되는 전륜(前輪)과 후륜(後輪)을 구비하고,
상기 샤프트의 전단부와 후단부는 상기 전륜과 후륜을 관통하여 회전가능하게 지지되며,
상기 한 쌍의 랙은 상기 전륜의 판면 상에서 반경방향으로 슬라이드 가능하게 안내됨으로써,
상기 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트는 상기 한 쌍의 랙과 함께 상기 전륜의 판면 상에서 반경방향으로 슬라이드 가능하게 안내됨과 동시에 상기 전륜과 함께 일체로서 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너.
제3항에 있어서,
상기 후륜의 후방에는 상기 샤프트의 후단부와 일체로 결합하는 샤프트 핸들이 구비됨으로써 상기 샤프트 핸들의 회전조절에 따라 상기 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트의 상기 샤프트로부터의 반경이 조절되고,
상기 전륜의 외측으로는 상기 전륜과 일체로 연결 설치되는 전륜 핸들이 구비됨으로써 상기 전륜 핸들의 회전조절에 따라 상기 한 쌍의 너트체결용 구동샤프트의 원주방향으로의 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너.
제2항에 있어서,
상기 메인아암의 후단부에는 카운터웨이트가 결합하는 것을 특징으로 하는 이동식 다관절 로봇 시스템 너트 러너.