KR20230122912A

KR20230122912A - 아암 관절 및 아암 관절에 설치되는 백래시 방지장치

Info

Publication number: KR20230122912A
Application number: KR1020220019743A
Authority: KR
Inventors: 한재형
Original assignee: 쓰리피로봇 주식회사
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2023-08-22
Also published as: KR102671526B1

Abstract

본 발명은 아암(arm)과 아암을 연결하는 관절 부분에 스파이럴 스프링을 설치하여 관절의 백래시(back lash)가 방지되도록 함으로써 아암의 정밀 제어와 고속 제어가 달성되도록 한 아암 관절 및 아암 관절에 설치되는 백래시 방지장치에 관한 것으로, 아암(2)(3)의 중간에 설치되는 관절(4)과, 아암(2)의 중공부(7)에 설치되는 서보모터(8)와, 서보모터(8)의 회전축에 고정되는 제1 베벨기어(9)와, 제1 베벨기어(9)에 치차 결합되는 제2 베벨기어(11)와, 제2 베벨기어(11)가 축설되는 관절하우징(10)을 포함하고, 상기 관절(4)은, 관절하우징(10)에 수직으로 형성되는 축공(12)과, 축공(12) 하부에 요입 형성되는 기어실(13)과, 축공(12)에 끼워지고 베어링(14)(15)으로 축설치되는 축봉(16)과, 기어실(13)로 돌출되는 축봉(16)에 끼워지고 제1 베벨기어(9)에 치합된 다음 키(17) 결합되는 제2 베벨기어(11)와,관절하우징(10)의 저부면에 고정되고 제2 베벨기어(11)의 이탈을 방지하는 커버(18)와, 커버(18) 하부로 돌출되는 축봉(16)의 하단부에 키(17) 결합되고 축봉(16)을 따라 회전하는 하부 회전판(19)과, 축봉(16)의 상부면에 체결되고 축봉(16)을 따라 회전하는 상부 회전판(21)과, 관절하우징(10)의 바깥으로 돌출되는 상부 회전판(21)과 하부 회전판(21)을 연결하는 연결판(22)과, 연결판(22)의 전면에 고정되는 아암(3)을 포함한다. 상기 관절(4)에 설치되는 백래시 방지수단을 더 포함한다.

Description

아암 관절 및 아암 관절에 설치되는 백래시 방지장치{Anti-backlash devices installed on arm joints and arm joints}

본 발명은 아암 관절 및 아암 관절에 설치되는 백래시 방지장치에 관한 것으로, 상세하게는 아암(arm)과 아암을 연결하는 관절 부분(관절부)에 스파이럴 스프링을 설치하여 관절의 백래시(back lash)가 방지되도록 한 것이다.

일반적으로 축봉, 회전축, 축부재, 관절 등을 포함하는 각종 기계 기구(이하 '아암'이라 한다)는 사용에 의한 마찰이나 마모, 진동 등에 의해 백래시(back lash)가 발생하고 동작 소음도 증가하는 문제점이 있다.

따라서 정밀 제어를 필요로 하는 소재이송장치나 기계 기구의 경우 백래시를 방지하기 위하여 해당 부품을 교체하거나, 백래시를 보정하기 위한 작업이 수반되며, 백래시를 해소하거나 교정하기 위한 작업이 수시로 발생되어 교정작업이 번거롭고, 작업불량이나 품질불량으로 이어질 뿐 아니라, 유지 보수 비용이 상승하는 등의 여러 문제점이 있었다.

또한, 아암의 소정 위치, 이를테면 아암과 아암 사이에 다양한 운동(또는 모션)을 달성하기 관절이 설치되는 경우, 관절을 구성하는 기어와 부분품 등이 마모되면서 백래시가 발생하게 되며, 사용시간이 길어지거나, 부하의 크기가 크거나, 회전토크가 클수록 백래시(유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한다)와 소음은 더욱 증가되는 등의 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1720540호(발명의 명칭: 축부재의 백래시 방지장치, 2017. 03. 28. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1020474호(발명의 명칭: 로봇아암의 관절, 2011. 03. 08. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0810193호(발명의 명칭: 로봇아암의 관절조립체, 2008. 03. 06. 특허공고)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 아암과 아암을 연결하는 관절 부분에 스파이럴 스프링(태엽식 스프링)을 설치하여 관절의 백래시(back lash)가 방지되도록 함으로써 아암의 정밀 제어와 고속 제어가 달성되는 아암 관절 및 아암 관절에 설치되는 백래시 방지장치를 제공함에 있다.

본 발명의 아암 관절은, 아암의 중간에 설치되는 관절과, 상기 아암의 내부 또는 중공부에 설치되는 서보모터와, 상기 서보모터의 회전축에 고정되는 제1 베벨기어와, 상기 제1 베벨기어에 치차 결합되는 제2 베벨기어와, 상기 제2 베벨기어가 축설치되는 관절하우징을 포함하고, 상기 관절은, 관절하우징에 수직으로 형성되는 축공과, 상기 축공 하부에 형성되는 기어실과, 축공에 끼워지고 베어링으로 축설치되는 축봉과, 상기 기어실로 돌출되는 축봉에 끼워지고 제1 베벨기어에 치합된 다음 키(key) 결합되는 제2 베벨기어와, 상기 축봉 하단부에 키 결합되는 하부 회전판과, 상기 축봉의 상부면에 체결되는 상부 회전판과, 관절하우징 바깥으로 돌출되는 상부 회전판과 하부 회전판을 연결하는 연결판과, 상기 연결판 전면에 고정되는 아암을 포함한다.

상기 관절하우징의 저부면에 고정되고 제2 베벨기어의 이탈을 방지하는 커버를 더 포함한다.

상기 아암 관절에 설치되는 백래시 방지수단을 더 포함한다.

상기 백래시 방지수단은, 상기 백래시 방지수단은, 관절하우징 상부면에 복수의 체결부재로 체결 고정되고 스프링실이 요입 형성되는 원형링과, 상기 스프링실에 위치하는 축봉의 상단 중앙에 수직으로 형성되는 소정 깊이의 절개홈과, 상기 스프링실 내주면 일측에 형성되는 걸림홈과, 상기 스프링실에 위치하고 걸림홈에 결합되어 걸림되는 스파이럴 스프링의 외측 걸림부와, 상기 절개홈에 결합되어 축봉을 탄력 지지하는 스파이럴 스프링의 내측 걸림부를 포함한다.

상기 아암의 단부에 설치되는 그립퍼와, 상기 그립퍼에 설치되고 복수의 진공흡착구 또는 전자석으로 구성되는 흡탈착구와, 흡탈착구에 소재의 흡착 또는 탈착 여부를 감지하는 소재감지수단을 더 포함한다.

상기 아암에 연결되는 아암 회전수단을 포함하되,상기 아암 회전수단은, 상기 아암 연결부의 후단에 축 연결되는 구동축과, 상기 구동축의 후단부에 고정되는 피동기어와, 상기 피동기어에 치합되고 정역회전모터의 회전축에 고정되는 구동기어를 포함한다.

상기 아암에 설치되는 아암 이송수단을 포함하되, 상기 아암 이송수단은, 소재이송시스템의 테이블 상부에 설치되는 LM가이드와, 상기 LM가이드에 설치되어 왕복운동하는 이송테이블과, 상기 이송테이블 일측에 수직으로 설치되는 승강유닛과, 상기 승강유닛의 승강체 전면에 수평으로 설치되는 아암 또는 아암 회전수단과, 상기 LM가이드와 평행 설치되는 레일기어와, 상기 이송테이블 내부에 설치되는 정역회전모터와, 상기 레일기어에 치합되고 정역회전모터의 회전축에 고정되는 기어를 포함한다.

상기 승강유닛은, 수직판의 전면에 수직으로 고정되는 복수의 LM가이드와, 상기 LM가이드 사이에 평행 설치되는 볼스크류와, 상기 볼스크류를 정역회전시키는 모터와, 상기 볼스크류 외면에 나사 결합되고 LM가이드에 결합되고 아암 또는 아암 회전수단이 고정되는 승강체를 포함한다.

본 발명은 아암(2)과 아암(3)을 연결하는 관절(4)에 설치되는 스파이럴 스프링(23)의 탄지력에 의해 아암 관절(4)의 백래시(back lash)가 방지되므로 아암(2)(3)의 정밀 제어와 고속 제어 및 소재(1)의 정확한 이송이 달성되고, 동작 소음이 감소하는 효과가 있다.

본 발명에서 제1 베벨기어(9)와 제2 베벨기어(11)를 구성하는 치차 및 주변 부품의 점차적인 마모에 의해 제2 베벨기어(11)의 백래시 각도와 정지 각도 등이 커질 수 있으나 스파이럴 스프링(28)의 탄지력에 제2 베벨기어(11) 등의 백래시가 방지되므로 아암(2)(3)의 정밀 제어와 고속 제어가 달성되고, 소재(1)가 정확히 이송되는 효과가 있다.

본 발명은 아암 회전수단(44)에 의해 아암(2)(3)과 소재(1)가 소정 각도로 정회전 또는 역회전하게 되므로 소재(1)의 적절한 이송 각도가 달성되는 효과가 있다.

본 발명은 아암 이송수단(43)에 의해 소재(1)가 정확히 이송되며, 아암 이송수단(43)에 설치되는 승강유닛(56)에 의해 소재(1)가 적절한 높이로 이송되는 효과가 있다.

본 발명은 관절(4)의 백래시가 방지되므로 아암(3)의 유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한 백래시가 방지되고 소음이 감소되므로, 백래시를 해소하거나 교정하기 위한 작업이 불필요하고, 그에 따른 작업의 번거로움이나 작업불량 및 품질불량이 없고, 유지 보수 비용도 거의 필요없는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 : 본 발명 일 예로 도시한 사시도.
도 2 : 본 발명 일 예로 도시한 요부 사시도.
도 3 : 본 발명 일 예로 도시한 분해 사시도.
도 4 : 본 발명 일 예로 도시한 관절하우징의 상부 사시도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 관절하우징의 하부 사시도.
도 6 : 본 발명 일 예로 도시한 축봉 사시도.
도 7 : 본 발명 일 예로 도시한 회전수단 분해 사시도.
도 8 : 본 발명 일 예로 도시한 평단면도.
도 9 : 본 발명 일 예로 도시한 횡단면도.
도 10 : 본 발명 일 예로 도시한 스파이럴 스프링 설치 상태 평면도.
도 11 : 본 발명 일 예로 도시한 관절운동 각도를 도시한 평면도.
도 12 : 본 발명 일 예로 도시한 소재 이송시스템에 설치한 상태의 사시도.
도 13 : 본 발명 일 예로 도시한 회전수단에 의해 아암과 그립퍼가 소정 각도로 회전한 상태의 사시도.
도 14 : 본 발명 일 예로 도시한 관절에 의해 회전수단에 의해 아암과 그립퍼가 전방으로 꺾인 상태의 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

도 1은 본 발명 일 예로 도시한 아암 관절(4) 외관 사시도이고, 도 2는 요부 사시도이고, 도 3은 분해 사시도이고, 도 7, 도 8은 단면도로, 각종 사물 또는 소재(1)를 소정의 위치(또는 장소)로 이송하는 아암(2)(3)의 관절(4) 부분에 백래시(back lash) 방지수단이 설치되어 아암 관절(4)의 백래시가 방지되도록 구성된다.

상기 소재(1)는 프레스 소재 등이 될 수 있고, 소정의 위치는 프레스 금형이나 컨베이어 또는 소재 공급부나 소재 적재대, 또는 소재 배출부나 배출 컨베이어나 배출 적재대 등이 될 수 있다.

상기 아암(2)(3)의 중간, 이를테면, 아암(2)과 아암(3) 사이에 관절(4)이 설치되고, 아암(3)의 단부에는 그립퍼(5)가 설치되고, 그립퍼(5)에는 소재(1)를 흡탈착할 수 있도록 복수의 진공흡착구 및/또는 전자석으로 구성되는 흡탈착구(6)가 설치되고, 그립퍼(5) 또는 흡탈착구(6)의 일측에는 근접센서 등으로 구성되고 소재(1)의 흡착 및 탈착 여부를 감지하는 소재감지수단(S)이 설치 구성되며, 상기 아암(2)(3)은 구동수단과 이송수단, 승강수단, 관절 등에 의해 이송, 회전, 승강, 관절운동(關節運動)하면서 흡착된 소재(1)를 소정의 위치로 이송(운반)한 다음 복귀할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 아암(2)의 길이방향 내부에는 중공(7)이 형성되고, 상기 중공(7)에는 제어수단에 의해 제어되는 서보모터(8)가 설치되고, 서보모터(8)의 회전축(8a)에는 제1 베벨기어(9)가 끼워져 고정되고, 상기 제1 베벨기어(9)는 관절하우징(10)에 축설치되는 제2 베벨기어(11)에 치차 결합되어 아암(2)(3)의 관절운동이 달성된다.

상기 관절(4)은, 관절하우징(10)에 수직으로(또는 전후로) 관통 형성되는 축공(12)과, 축공(12) 하부에 요입 형성되는 기어실(13)과, 축공(12)에 끼워지고 베어링(14)(15)으로 축설치되는 축봉(16)과, 기어실(13)로 돌출되는 축봉(16)에 끼워지고 제1 베벨기어(9)에 치합된 다음 키(17) 결합되는 제2 베벨기어(11)와, 관절하우징(10)의 저부면에 고정되고 제2 베벨기어(11)의 이탈을 방지하는 커버(18)와, 커버(18) 하부로 돌출되는 축봉(16)의 하단부에 키(17) 결합되고 축봉(16)을 따라 회전하는 하부 회전판(19)과, 축봉(16)의 상부면에 체결부재(20)로 체결되는 축봉(16)을 따라 회전하는 상부 회전판(21)과, 관절하우징(10)의 바깥방향으로 돌출되는 상부 회전판(21) 및 하부 회전판(19)의 일측 가장자리 부분을 연결하는 연결판(22)과, 연결판(22)의 전면에 고정되는 아암(3)을 포함한다.

상부 회전판(21)과 하부 회전판(19)의 가장자리 부분에는 체결부재(38)가 끼워지는 복수의 통공(21b)(19b)이 각각 형성되고, 연결판(22)의 상하부면에는 상기 체결부재(38)가 체결되는 복수의 나사구멍(22b)이 각각 형성된다.

상기 연결판(22)에는 아암(3) 체결용 복수의 통공(22a)이 형성된다.

상기 아암(3)은 연결판(22)없이 상부 회전판(21)과 하부 회전판(19)에 직접 체결될 수 있다.

상부 회전판(21)과 하부 회전판(19) 및 연결판(22)은 "ㄷ" 형상의 일체형 프레임 또는 블록일 수 있다.

상부 회전판(21)에는 체결부재(20)가 끼워지는 복수의 통공(21a)이 형성되고, 저부면에는 원형링(24)이 결합될 수 있도록 요입홈(21c)이 형성된다.

하부 회전판(19)에는 축봉(16)의 하단부가 끼워지는 통공(19a)이 형성되고, 축봉(16)의 하단부 외측면과 통공(19a)의 내측면과 제2 베벨기어(11)의 축공 내측면에는 키(17) 결합홈이 각각 형성되어 일체형으로 결합되며, 이에 따라 축봉(16)이 정회전 또는 역회전하면 제2 베벨기어(11)와 하부 회전판(19)이 축봉(16)을 따라 정회전 또는 역회전하게 된다.

상기 하부 회전판(19)의 통공(19a) 바깥에는 체결부재(19c)가 끼워지는 복수의 통공이 형성되고, 상기 체결부재(19c)는 제2 베벨기어(11)의 저부면에 형성되는 나사구멍에 체결되므로 제2 베벨기어(11)와 하부 회전판(19)이 서로 고정된다.

상기 커버(18)의 가장자리 부분에는 복수의 피스(18a)가 소정 간격으로 끼워지는 복수의 구멍이 형성되고, 상기 피스(18a)는 관절하우징(10)의 저부면에 형성되는 나사구멍에 체결되면서 커버(18)가 고정되며, 상기 커버(18)에 의해 제2 베벨기어(11)가 보호되고 위치 이탈 또한 방지된다.

상기 아암(3)의 단부에는 그립퍼(5)가 설치되고, 상기 그립퍼(5)에는 진공흡착구 또는 전자석으로 구성되는 복수의 흡탈착구(6)가 설치되어 소재(1)를 흡착한다음 소정의 위치로 이송되면 탈착시킬 수 있도록 구성되며, 상기 그립퍼(5) 또는 흡탈착구(6)의 일측에는 근접센서 등으로 구성되는 소재감지수단(S)이 설치되어 소재(1)의 흡착 및 탈착 여부를 감지하게된다. 상기 소재감지수단(S)이 흡탈착구(6)에 설치되는 경우 하나의 흡탈착구(6)에 설치할 수 있다.

상기 서보모터(8)는 복수의 체결부재로 고정판(35)에 고정되고, 고정판(35)은 복수의 체결부재(37)로 지지판(34)에 고정되며, 상기 지지판(34)은 관절하우징(10)에 형성되는 복수의 구멍(10b)에 각각 끼워지는 체결부재(33)로 체결고정되고, 지지판(34)은 아암(2)에 고정된다.

상기 지지판(34)과 고정판(35)의 중앙에는 제1 베벨기어(9)가 지나갈 수 있도록 통공이 각각 형성되며, 관절하우징(10)에도 제1 베벨기어(9)가 지나갈 수 있도록 통공(10a)이 형성된다. 상기 통공(10a)은 축공(12)과 연결되어 제1 베벨기어(9)와 제2 베벨기어(11)가 만나면서 치차 결합된다.

상기 관절(4)의 관절운동각도(θ)는 도 11과 같이 축봉(16)을 중심으로 180±5°일 수 있으며, 관절운동각도(θ)는 180±5°범위 내에서 적절한 각도, 또는 적절한 각도범위일 수 있다.

따라서 아암의 관절운동에 의해 아암(3) 또는 그립퍼(5), 또는 그립퍼(5)에 흡착된 소재(1)의 회전 각도(θ) 또한 180±10°범위 내에서 적절한 각도, 또는 소정 각도 범위로 기울어지거나, 기울여지면서 이송될 수 있다.

상기 소재(1)가 프레스 소재인 경우 성형 각도, 또는 금형 각도, 또는 원하는 각도로 기울어진 상태로 금형으로 반입되거나, 또는 성형된 후 금형으로부터 반출될 수 있다.

상기 관절(4)의 관절운동은, 제어기(도시안됨)의 설정부를 통하여 관절(4)의 회전각도(꺾임각도)와 회전방향, 소재(1) 이송속도와 이송거리 등이 설정된 상태에서 제어기의 제어명령에 의해, 관절(4)이 전방이나 후방으로 소정 각도로 꺾임되면서 관절운동이 달성된다.

이를테면, 제어명령에 의해 서보모터(8)가 도 3의 정회전(시계방향 회전)하면 제1 베벨기어(9)가 정회전하고, 제2 베벨기어(11)와 축봉(16)이 역회전하고, 축봉(16)의 상하부에 체결된 상부 회전판(21)과 하부 회전판(19) 및 연결판(22)에 결합된 아암(3)과, 아암(3)에 설치된 그립퍼(5)와 소재(1)가 축봉(16)을 중심으로 전방으로 꺾임되며, 아암(2)을 이송하는 이송수단에 의해 아암(2)(3)과 그립퍼(5)가 소정의 위치, 또는 목적하는 위치로 이송되어 소재(1)를 흡착하거나, 흡착된 소재(1)를 탈착하고 복귀하게 된다.

반대로, 제어명령에 의해 서보모터(8)가 도 3의 역회전(반시계방향 회전)하면 제1 베벨기어(9)가 역회전하고, 제2 베벨기어(11)와 축봉(16)이 정회전하고, 축봉(16)의 상하부에 체결된 상부 회전판(21)과 하부 회전판(19) 및 연결판(22)에 결합된 아암(3)과, 아암(3)에 설치된 그립퍼(5)가 축봉(16)을 중심으로 후방으로 꺾임되며, 아암(2)을 이송하는 이송수단에 의해 아암(2)(3)과 그립퍼(5)가 소정의 위치, 또는 목적하는 위치로 이송되어 소재(1)를 흡착하거나, 흡착 이송된 소재(1)를 탈착하고 복귀하게 된다.

본 발명은 관절(4)에 설치되는 백래시 방지수단을 더 포함한다.

상기 백래시 방지수단은, 관절하우징(10)의 상부면에 복수의 체결부재(25)로 체결 고정되는 원형링(24)과, 원형링(24)의 중앙에 형성되는 스프링실(23)과, 스프링실(23)을 관통하는 축봉(16)의 상단 중앙에 수직으로 형성되는 소정 깊이의 절개홈(26)과, 스프링실(23)의 내주면 일측에 형성되는 걸림홈(27)과, 스프링실(23)에 위치하고 걸림홈(27)에 결합되어 걸림되는 스파이럴 스프링(28)의 외측 걸림부(29)와, 절개홈(26)에 결합되어 축봉(16)을 탄력 지지하는 스파이럴 스프링(28)의 내측 걸림부(30)를 포함한다.

상기 축봉(16)은 도 6과 같이 상부에 절개홈(26)이 형성되고, 축봉(16) 하부에 키(17)가 결합되는 키홈(16c)이 요입 형성되고, 상부에는 돌출테(16a)가 형성되어 스파이럴 스프링(28)의 처짐을 방지하게 된다.

상기 스파이럴 스프링(28)은 탄성을 조절함으로써 제2 베벨기어(11)의 탄지력, 또는 제1 베벨기어(9)의 치차와 제2 베벨기어(11)의 치차가 밀착되는 정도(백래시 방지 정도)를 조절할 수 있다.

이를테면, 스파이럴 스프링(28)의 외측 걸림부(29)가 원형링(24)의 걸림홈(27)에 결합되어 걸림되어 있으므로, 도 9의 시계방향 또는 반시계방향으로 원형링(24)을 회전시켜 스파이럴 스프링(28)의 감김 정도를 조정하는 방법으로 제2 베벨기어(11)의 탄지력(또는 탄성력)을 적절히 조절하되 관절하우징(10)의 상부면에 형성되는 복수의 나사구멍(10c)과 원형링(24)에 형성되는 복수의 통공(24a)을 일치시킨 다음 체결부재(25)를 각각 끼워 체결시키면 고정링(24)이 관절하우징(10)에 고정되므로 제1 베벨기어(9)와 제2 베벨기어(11)의 치합 정도(백래시 방지력)를 조절할 수 있게된다.

상기 백래시 방지력이 조절되면, 원형링(24) 상부에 상부 회전판(21)을 결합하되, 축봉(16) 상부에 형성된 나사구멍(26a)과 상부 회전판(21)에 형성된 나사구멍(a21)을 일치시킨 다음 체결부재(20)로 체결시키면 상부 회전판(21)이 축봉(16)을 따라 회전할 수 있도록 고정되며, 스파이럴 스프링(28)의 탄지력에 의해 제2 베벨기어(11)의 백래시가 방지되고 아암(3)의 관절운동이 달성된다.

본 발명에서 원형링(24) 대신 축봉(16)을 정회전 또는 역회전시켜 스파이럴 스프링(28)의 감김 정도를 조정하는 방법으로 제1 베벨기어(9)에 치차 결합된 제2 베벨기어(11)의 탄지력을 적절히 조절한 다음 축봉(16) 상부에 형성된 나사구멍(26a)과 상부 회전판(21)에 형성된 나사구멍(a21)을 일치시킨 다음 체결부재(20)로 체결시키면 상부 회전판(21)이 축봉(16)을 따라 회전할 수 있도록 고정되며, 마찬가지로 스파이럴 스프링(28)의 탄지력에 의해 제2 베벨기어(11)의 백래시가 방지된다.

도 10에서 스파이럴 스프링(28)의 외측 걸림부(29)가 원형링(24)의 걸림홈(27)에 걸림되어 있고, 스파이럴 스프링(28)의 내측 걸림부(30)는 축봉(16)의 절개홈(26)에 결합되어 있으므로, 축봉(16)을 반시계방향(A 방향)으로 회전시키면 스파이럴 스프링(28)이 감김되면서 탄지력이 증가하고, 반대로 축봉(16)을 시계방향(A 반대방향)으로 회전시키면 스파이럴 스프링(28)이 풀림되면서 탄지력이 증가하게된다.

또한, 원형링(24)을 시계방향(A 반대방향)으로 회전시키면 스파이럴 스프링(28)이 감김되면서 탄지력이 증가하고, 반대로 원형링(24)을 반시계방향(A 방향)으로 회전시키면 스파이럴 스프링(28)이 풀림되면서 탄지력이 증가하게된다.

상기 관절운동에 의해 아암(3)과 그립퍼(5) 및 소재(1)의 회전 각도(θ) 또한 180±10°범위 내에서 적절한 각도, 또는 소정 각도 범위로 기울어진 상태로 소재(1)를 이송할 수 있게되며, 백래시 방지수단에 의해 제1 베벨기어(9)에 치차 결합되는 제2 베벨기어(11)의 백래시가 방지되므로 아암(3)의 정밀 제어와 고속 제어가 달성되며, 소음이 증가하지 않는(감소되는) 효과가 있다.

본 발명에서 아암(2)의 후단에는 아암(2) 이송수단(43) 또는 아암(2) 이송수단(43)과 아암(2) 회전수단(44)이 연결되는 연결부(40)가 구성된다.

상기 아암(2) 회전수단(44)은 도 7과 같이 연결부(40)의 후단에 축 연결되는 구동축(45)과, 구동축(46)의 후단부에 고정되는 피동기어(46)와, 피동기어(46)에 치합되고 정역회전모터(47)의 회전축에 끼워져 고정되는 구동기어(48)를 포함하며, 상기 정역회전모터(47)가 정회전 또는 역회전하면 구동기어(48)와 피동기어(46)와 구동축(45)이 정역회전하게 되므로, 구동축(45)에 연결된 연결부(40)와 아암(2)(3) 및 그립퍼(5)가 도 13과 같이 소정 각도로 정회전하거나 또는 역회전하게 되며, 이에 따라 흡탈착구(6)에 흡착되는 소재(1)가 소정 각도로 정회전 또는 역회전 상태에서 소정의 위치 또는 목적하는 위치로 이송된다. 상기 구동축(45)은 길이가 긴 프로파일(49) 내부에 복수의 베어링(49a)으로 축설치 및 지지될 수 있다.

상기 아암(2) 이송수단(43)은, 도 12와 같이 소재이송시스템(50)의 턴테이블 또는 테이블(51) 상부에 설치되는 LM가이드(53)(54) 및 LM가이드(53)(54)에 설치되고 LM가이드(53)(54)를 따라 왕복운동하는 이송테이블(55)과, 이송테이블(55) 일측에 수직으로 설치되는 승강유닛(56)을 포함하며, 상기 승강유닛(56)의 승강체(57) 전면에는 아암(2)이나 아암(2) 회전수단(44)이 수평으로 고정되어 소정 높이로 상승 및 하강할 수 있도록 구성된다. 이에 따라 아암(2)(3)과 그립퍼(5) 및 소재(1)가 소정높이로 상승 및 하강할 수 있다.

상기 이송테이블(55)은, LM가이드(53)(54)와 평행 설치되는 레일기어(58)에 치합되는 기어(도시 생략)가 정역회전하는 모터(도시 생략)의 회전축에 고정되고, 상기 모터는 이송테이블(55) 내부에 설치되며, 따라서 이송테이블(55)이 모터의 정역회전에 따라 LM가이드(53)(54)를 따라 전후진할 수 있게된다.

상기 승강유닛(56)은, 수직판(59)의 전면에 수직으로 고정되는 복수의 LM가이드(60)(61)와 LM가이드(60)(61) 사이에 평행 설치되는 볼스크류(62)와, 볼스크류(62)를 정역회전시키는 모터와, 볼스크류(62) 외면에 나사 결합되고 LM가이드(60)(61)에 미끄럼 운동할 수 있도록 결합되는 승강체(57)를 포함하며, 상기 모터가 정회전 또는 역회전하면 승강체(57)가 소정 높이로 상승 및 하강하게되고, 승강체(57)에 고정된 아암(2)(3)과 그립퍼(5) 및 소재(1) 또한 소정높이로 상승 및 하강할 수 있게되므로 소재(1)를 원하는 높이로 이송할 수 있게된다.

도 13은 관절(4)의 관절운동과 회전수단에 의해 아암(2)(3)과 그립퍼(5)가 회전하면서 소정 기울기로 꺾인 상태를 예시한 것이고, 도 14는 관절(4)의 관절운동에 의해 아암(3)이 약 90°각도로 꺾여 전방으로 향하는 상태를 예시한 것이다.

본 발명은 아암(2)과 아암(3)을 연결하는 관절(4)에 설치되는 스파이럴 스프링(23)의 탄지력에 의해 제1 베벨기어(9)와 제2 베벨기어(11)의 치차 결합상태가 밀착 상태로 유지되므로 아암 관절(4)의 백래시(back lash)가 방지되며, 이에 따라 아암(2)(3)의 정밀 제어와 고속 제어가 달성되고, 관절(4) 부분의 소음이 감소하게된다.

본 발명은 아암(2)과 아암(3)을 연결하는 관절(4)에 설치되는 스파이럴 스프링(23)의 탄지력에 의해 아암 관절(4)의 백래시(back lash)가 방지되므로 아암(2)(3)의 정밀 제어와 고속 제어 및 소재(1)의 정확한 이송이 달성되고, 동작 소음이 감소하는 장점이 있다.

본 발명은 아암 회전수단(44)에 의해 아암(2)(3)과 소재(1)가 소정 각도로 정회전 또는 역회전하게 되므로 소재(1)의 적절한 이송 각도가 달성되며, 또한 아암 이송수단(43)에 의해 소재(1)가 정확히 이송되며, 또한 아암 이송수단(43)에 설치되는 승강유닛(56)에 의해 소재(1)가 적절한 높이로 이송되는 효과가 있다.

본 발명은 관절(4)의 백래시가 방지되므로 아암(3)의 유동이나 유격이나 요동(搖動) 등을 포함한 백래시가 방지되고 소음이 감소되므로, 백래시를 해소하거나 교정하기 위한 작업이 불필요하며, 그에 따른 작업의 번거로움이나 작업불량 및 품질불량이 없을 뿐 아니라, 유지 보수 비용도 거의 필요없는 등의 장점이 있다.

본 발명을 프레스 소재 이송시스템에 적용할 수 있으며, 프레스의 동작에 의한 진동, 각종 유격에 의한 공차, 이송 동작에 따른 좌우 진동 등에 의한 제어 정밀도가 떨어지는 현상이 방지될 뿐 아니라, 이송 소재(1)의 정밀제어와 고속 이송이 가능하다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

(1)--소재 (2)(3)--아암
(4)--관절 (5)--그립퍼
(6)--흡탈착구 (7)--중공
(8)--서보모터 (9)--제1 베벨기어
(10)--관절하우징 (11)--제2 베벨기어
(12)--축공 (13)--기어실
(14)(15)--베어링 (16)--축봉
(17)--키(Key) (18)--커버
(18a)--피스 (19c)(20)(33)(38)--체결부재
(19)--하부 회전판 (20)(25)--체결부재
(21)--상부 회전판 (22)--연결판
(23)--스프링실 (24)--원형링
(26)--절개홈 (27)--걸림홈
(28)--스파이럴 스프링 (29)--외측 걸림부
(30)--내측 걸림부

Claims

아암의 중간에 설치되는 관절;
상기 아암에 설치되는 서보모터;
상기 서보모터의 회전축에 고정되는 제1 베벨기어;
상기 제1 베벨기어에 치차 결합되는 제2 베벨기어;
상기 제2 베벨기어가 축설치되는 관절하우징; 을 포함하고,
상기 관절은,
상기 관절하우징에 수직으로 형성되는 축공;
상기 축공 하부에 형성되는 기어실;
상기 축공에 끼워지고 베어링으로 축설치되는 축봉;
상기 기어실로 돌출되는 축봉에 끼워지고 제1 베벨기어에 치합된 다음 키(key) 결합되는 제2 베벨기어;
상기 축봉 하단부에 키 결합되는 하부 회전판;
상기 축봉의 상부면에 체결되는 상부 회전판;
상기 관절하우징 바깥으로 돌출되는 상부 회전판과 하부 회전판을 연결하는 연결판;
상기 연결판 전면에 고정되는 아암;
을 포함하는 아암 관절.
청구항 1에 있어서;
상기 관절에 설치되는 백래시 방지수단을 포함하며,
상기 백래시 방지수단은,
관절하우징 상부면에 복수의 체결부재로 체결 고정되고 스프링실이 요입 형성되는 원형링;
상기 스프링실에 위치하는 축봉의 상단 중앙에 수직으로 형성되는 소정 깊이의 절개홈;
상기 스프링실 내주면 일측에 형성되는 걸림홈;
상기 스프링실에 위치하고 걸림홈에 결합되어 걸림되는 스파이럴 스프링의 외측 걸림부;
상기 절개홈에 결합되어 축봉을 탄력 지지하는 스파이럴 스프링의 내측 걸림부;
를 포함하는 아암 관절의 백래시 방지장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
상기 관절하우징의 저부면에 고정되고 제2 베벨기어의 이탈을 방지하는 커버;
를 더 포함하는 아암 관절의 백래시 방지장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
상기 아암 단부에 설치되는 그립퍼;
그립퍼에 설치되는 복수의 흡탈착구;
흡탈착구에 설치되는 소재감지수단;
을 더 포함하는 아암 관절부의 백래시 방지장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
상기 아암에 연결되는 아암 회전수단을 포함하되,
상기 아암 회전수단은,
상기 아암 연결부의 후단에 축 연결되는 구동축;
상기 구동축의 후단부에 고정되는 피동기어;
상기 피동기어에 치합되고 정역회전모터의 회전축에 고정되는 구동기어;
를 포함하는 아암 관절부의 백래시 방지장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
상기 아암에 설치되는 아암 이송수단을 포함하되,
상기 아암 이송수단은, 소재이송시스템의 테이블 상부에 설치되는 LM가이드;
상기 LM가이드에 설치되어 왕복운동하는 이송테이블;
상기 이송테이블 일측에 수직으로 설치되는 승강유닛;
상기 승강유닛의 승강체 전면에 수평으로 설치되는 아암 또는 아암 회전수단;
상기 LM가이드와 평행 설치되는 레일기어;
상기 이송테이블 내부에 설치되는 정역회전모터;
상기 레일기어에 치합되고 정역회전모터의 회전축에 고정되는 기어;
를 포함하는 아암 관절부의 백래시 방지장치.
청구항 6에 있어서 ;
상기 승강유닛은,
수직판의 전면에 수직으로 고정되는 복수의 LM가이드;
상기 LM가이드 사이에 평행 설치되는 볼스크류;
상기 볼스크류를 정역회전시키는 모터;
상기 볼스크류 외면에 나사 결합되고 LM가이드에 결합되고 아암 또는 아암 회전수단이 고정되는 승강체;
를 포함하는 아암 관절부의 백래시 방지장치.