KR20220098853A - 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너 - Google Patents

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김윤진
박태선
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Abstract

본 발명은 버스나 트럭 등의 자동차 조립라인에 적용되어 유볼트(U-bolt)에 너트를 체결하기 위한 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 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 상면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 아암블록과, 상기 아암블록의 선단부에 수직으로 기립하여 고정되게 설치되는 너트체결용 고정식 구동샤프트와, 상기 아암블록에 수직으로 기립하여 설치되며 상기 고정식 구동샤프트와의 간격이 조절 가능하게 구비되는 너트체결용 이동식 구동샤프트와, 상기 아암블록의 일측면에 상대적으로 고정되게 설치되는 핸들링 아암을 구비하는 유볼트 너트 체결유닛을 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 유볼트 너트 러너{MOVABLE U-BOLT NUT RUNNER DERIVED FROM ARTICULATED ROBOT SYSTEM}
본 발명은 버스나 트럭 등의 자동차 조립라인에 적용되는 유볼트(U-bolt) 너트 러너(nut runner)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다관절 로봇 시스템의 개념을 접목시킨 이동식 유볼트 너트 러너에 관한 것이다.
자동차의 조립라인에서 도 1에 도시된 바와 같이 판스프링(1) 등을 고정하기 위해 적용된 유볼트(U-bolt, 2)를 너트(3)로 체결하는 장치는 동일한 위치에서의 반복적인 작업을 고려하여 기본적으로 고정식 장치를 사용하는데, 이러한 고정식 장치를 차종별, 체결높이별, 체결 간격별로 각각 구비하여야 하는 문제가 단점으로 지적되어 왔다.
[선행기술문헌]
특허출원공개 제10-2018-0137316호
특허출원공개 제10-2011-0037575호
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 유볼트 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 상면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 아암블록과, 상기 아암블록의 선단부에 수직으로 기립하여 고정되게 설치되는 너트체결용 고정식 구동샤프트와, 상기 아암블록에 수직으로 기립하여 설치되며 상기 고정식 구동샤프트와의 간격이 조절 가능하게 구비되는 너트체결용 이동식 구동샤프트와, 상기 아암블록의 일측면에 상대적으로 고정되게 설치되는 핸들링 아암을 구비하는 유볼트 너트 체결유닛을 포함하는 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너를 제공한다.
여기서, 상기 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너는 상기 지주에 설치되어 상기 메인아암을 승강 구동하는 에어실린더와; 상기 베이스 상에 탑재되어 상기 지주, 메인아암, 프론트아암, 아암블록을 경유하는 전선을 통해 상기 고정식 구동샤프트와 상기 이동식 구동샤프트에 구동전원을 공급 및 조절하는 구동전원공급부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 이동식 구동샤프트는 상기 아암블록에 형성된 가이드경로를 따라 슬라이드 가능하게 결합하는 슬라이드블록 상에 설치되고, 상기 슬라이드블록은 상기 아암블록에 탑재되는 지지블록에 회전가능하게 지지되는 핸들샤프트에 의해 일체로 회전하는 롱볼트가 관통하여 나사결합되는 구성으로부터 상기 핸들샤프트의 회전조절에 의해 상기 가이드경로 상에서 위치가 조절됨으로써 상기 이동식 구동샤프트와 상기 고정식 구동샤프트와의 간격이 조절되게 할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너에 의하면 이동가능한 베이스 상에서 지주와 메인아암, 프론트아암, 헤더아암으로 연결되는 구조를 통해 이동설치 및 차종별, 체결높이별, 체결 간격별 각기 다른 조건에 대응하여 유볼트 너트의 체결 위치를 조절할 수 있다.
도 1은 유볼트 너트의 체결위치를 설명하기 위한 차량의 주요부 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너의 사시도,
도 3은 도 2의 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너의 움직임에 대해 설명하기 위한 설계도면,
도 4는 도 2의 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너의 일 구성요소인 유볼트 너트 체결유닛의 확대 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너(4)는 도 2에 도시된 바와 같이 저면에 바퀴가 장착된 베이스(10) 상에 수직으로 기립 설치된 지주(20)에 메인아암(30), 프론트아암(40), 유볼트 너트 체결유닛(60)이 연계하여 지지되는 구조를 취한다.
베이스(10)의 일측단부에는 견인용 핸들(11)이 설치됨으로써 이를 이용하여 전체 장치(4)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 3 참조).
프론트아암(40)은 메인아암(30)의 선단부 저면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되고, 유볼트 너트 체결유닛(60)은 프론트아암(40)의 선단부 상면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비된다.
따라서, 상기 구성들로부터 유볼트 너트 체결유닛(60)은 다양한 위치 및 다양한 높이에 맞추어 조절이 가능하다.
유볼트 너트 체결유닛(60)의 세부구성은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 프론트아암(40)의 선단부 상면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 아암블록(61), 이 아암블록(61)의 선단부에 수직으로 기립하여 고정되게 설치되는 너트체결용 고정식 구동샤프트(62), 상기 아암블록(61) 상에 수직으로 기립하여 설치되되 상기 고정식 구동샤프트(62)와의 간격이 조절 가능하게 구비되는 너트체결용 이동식 구동샤프트(63) 등이다.
본 실시예에서, 이동식 구동샤프트(63)는 아암블록(61)에 형성된 가이드경로(61a)를 따라 슬라이드 가능하게 결합하는 슬라이드블록(64) 상에 설치되고, 상기 슬라이드블록(64)은 아암블록(61)에 탑재되는 지지블록(65)에 의해 회전가능하게 지지되는 핸들샤프트(66)의 선단부에 결합하여 일체로 회전하는 롱볼트(67)이 관통하여 나사결합된다.
이로써, 슬라이드블록(64)은 핸들샤프트(66)에 구비된 핸들(66a)의 조작으로 가이드경로(61a) 상에서 전후 위치가 조절됨으로써, 상기 이동식 구동샤프트(63)의 상기 고정식 구동샤프트(62)에 대한 간격이 조절된다.
아암블록(61)의 일측면에는 상대적으로 고정되게 설치되는 핸들링 아암(68)이 구비됨으로써 작업자는 이를 잡고 유볼트 너트 체결유닛(60)의 위치를 조절하고 구동샤프트(62, 63)의 구동시 이들을 안정적으로 지지해줄 수 있다.
핸들링 아암(68)의 중간 부분에는 제어블록(69)이 구비되어 구동샤프트(62, 63)를 정회전으로 또는 역회전으로 전환할 수 있다.
도 2를 참조하면, 베이스(10) 상에 구동전원공급부(90)가 탑재되어 지주(20), 메인아암(30), 프론트아암(40), 아암블록(61)을 경유하는 전선(91)을 통해 너트체결용 구동샤프트(62, 63)로 구동전원을 공급 및 조절한다.
본 실시예에서 프론트아암(40)과 아암블록(61)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 유볼트 너트 체결유닛(60)을 작업하고자 하는 정위치에 위치시킨 다음 핸들샤프트(66)를 조절하여 너트체결용 구동샤프트(62, 63)의 간격을 체결하고자 하는 유볼트의 간격과 일치시킨 상태에서 너트 체결을 수행한다.
한편, 이상에서 설명된 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너(4)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.
4: 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너
10: 베이스 11: 핸들
20: 지주 30: 메인아암
31: 카운터웨이트 40: 프론트아암
60: 너트체결유닛 61: 아암블록
61a: 가이드경로 62: 고정식 구동샤프트
63: 이동식 구동샤프트 64: 슬라이드블록
65: 지지블록 66: 핸들샤프트
66a: 핸들 67: 롱볼트
68: 핸들링 아암 69: 제어블록
80: 에어실린더 90: 구동전원공급부

Claims (3)

  1. 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 상면에 결합하여 수평으로 선회조절이 가능하도록 구비되는 아암블록과, 상기 아암블록의 선단부에 수직으로 기립하여 고정되게 설치되는 너트체결용 고정식 구동샤프트와, 상기 아암블록에 수직으로 기립하여 설치되며 상기 고정식 구동샤프트와의 간격이 조절 가능하게 구비되는 너트체결용 이동식 구동샤프트와, 상기 아암블록의 일측면에 상대적으로 고정되게 설치되는 핸들링 아암을 구비하는 유볼트 너트 체결유닛을 포함하는 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지주에 설치되어 상기 메인아암을 승강 구동하는 에어실린더와;
    상기 베이스 상에 탑재되어 상기 지주, 메인아암, 프론트아암, 아암블록을 경유하는 전선을 통해 상기 고정식 구동샤프트와 상기 이동식 구동샤프트에 구동전원을 공급 및 조절하는 구동전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동식 구동샤프트는 상기 아암블록에 형성된 가이드경로를 따라 슬라이드 가능하게 결합하는 슬라이드블록 상에 설치되고,
    상기 슬라이드블록은
    상기 아암블록에 탑재되는 지지블록에 회전가능하게 지지되는 핸들샤프트에 의해 일체로 회전하는 롱볼트가 관통하여 나사결합되는 구성으로부터 상기 핸들샤프트의 회전조절에 의해 상기 가이드경로 상에서 위치가 조절됨으로써 상기 이동식 구동샤프트와 상기 고정식 구동샤프트와의 간격이 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 이동식 다관절 로봇 시스템 유볼트 너트 러너.
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