KR830002368B1 - 산업용 로봇 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

산업용 로봇

제1도 내지 제3도는 본 발명에 따른 로봇의 아암기구의 작동순서(sequence)와 구조를 설명하는 개략 사시도.

제4도는 로봇의 다른 자세를 도시한 개략 사시도.

제5도 및 제6도는 본 발명의 다른 실시예의 구조와 작동을 설명하는 개략 사시도.

제7도는 로봇의 외부형태를 도시한 사시도.

제8도는 로봇의 아암기구의 내부를 도시한 사시도.

본 발명은 산업용 로봇, 특히 아주 제한된 설치공간에서도 유효하게 작동할 수 있는 산업용 로봇에 관한 것이다.

산업용 로봇은 자주 공작기계에 사용되며 가공작동이 완전히 자동으로 진행할 수 있도록 공작물과 공구를 교환할 수 있게 한다. 이런 자동작동에 사용되는 산업용 로봇은 다수의 중요한 요구조건을 충족해야 한다. 즉, 작업을 신속히 수행하여야 하며, 공간이 제한되더라도 설치할 수 있어야 하고, 공작물을 착탈하는데 필요한 직선을 따라 자유로이 이동하여야 한다.

종래의 공작기계 작동의 자동화에 사용된 로봇은 원통 좌표시스템 및 극좌표시스템 등을 기준으로 하여 설계되었다. 이 산업용 로봇에는 1단부에 부착된 조종기(manipulator)를 자는 신장된 봉형상의 아암이 회전의 중심으로서 작용하는 고정된 위치에 대해 회정되며, 이 아암은 조종기와 회전 중심사이의 거리를 변화시키기 위해 신장 또는 견인된다. 이런 장치는 선박의 척(chuck)의 위치와 같은 공작기계에 설치된 공작물의 취급위치와 로봇의 회전 중심사이의 큰 거리를 유발한다. 첨가해서, 아암은 회전중심의 후부로 크게 돌출한다. 그 때문에 로봇이 그 각종 동작을 행할때 인접장치와 간섭하지 않도록 설치된 로봇은 큰 주위공간을 구비하여야 한다. 그 중 많은 공간은 이용할 수 없는 공간이다. 그리고, 아암은 단지 단일봉 또는 축이므로 광범위한 조종동작은 명백히 불가능하며, 공작물을 착탈하기 위한 직선을 따른 자유로운 이동은 불가능하게 된다. 따라서 전술한 산업용 로봇의 요구조건을 충분히 만족시킬 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 공작기계에 근접하여 설치될 수 있으며 작업시간을 최소화할 수 있는 산업용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 설치를 위해 아주 적은 공간을 필요로하는 산업용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수직으로 교차하는 회전기구를 제공하고 선형 동작을 유효하게 활용함으로써 제한된 자유도로도 모든 필요한 작용을 행할 수 있는 산업 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 아암기구와 지형부(指形部)를 구동하기 위할 구동 기구에 서어보기구를 채용하는 산업용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른면에 따라서, 산업용 로봇은 아암을 지지하기 위한 제1 및 제2회전기구를 구비한다. 협동하여 아암을 지지하는 제2회전기구는 아암과 직각으로 교차한다. 제1회전기구에 대하여 수직으로 배치되며 그 자세가 변경될 수 있도록 제2회전기구를 지지한다. 본 발명의 다른 면에 따라서, 산업 로봇은 그 각 단부에 구비된 제1 및 제2 아암을 갖는 제1회전기구 1단부에서 제1회전기구의 제2아암에 연결되며 그 다른 단부에 고정된 아암을 갖는 제2회전기구 및 제2회전기구의 아암에 설치된 지형부로 구성되며, 여기서 제1 아암은 기대에 견고히 고정되며, 제2회전기구는 그 종축이 제1회전기구의 종축을 직각으로 가로지르도록 배치된다.

본 발명의 다른 특징과 이점들은 첨부도면과 연관된 하기 서술에서 명백해질 것이다.

본 발명의 로봇에 속하는 아암기구의 기본구조가 제1도 내지 제3도에 도시되며, 제1도는 작동순서의 초기에서의 아암기구를 도시하고, 제2도는 작동순서의 중간을, 그리고 제3도는 작동순서의 종료를 도시한다.

1조의 아암(2),(4) 사이에 제1회전기구(1)가 삽입되며 제1회전기구(1)의 종축에 대하여 아암(2)에 관한 아암(4)을 회전시킨다. 후자는 1단부에서 90°굽혀진 아암(2)을 통해 기대(3)에 고종되며 다른 단부에서 역시90°굽혀진 아암(4)에 연결된다. 제1회전기구(1)와 동일한 구조를 갖는 제2회전기구(5)는 1단부에서 아암(4)에 연결되며, 다른 단부에서 아암(6)에 연결된다. 아암(6)은 제2회전기구(5)로부터 양(陽)의 X축 방향으로 약간 신장된 후, 양의 Z축 방향으로 짧게 신장되고 최종적으로 양의 Y축 방향으로 그 길이 주요부에 걸쳐 신장되며, 아암의 이 단부가 횡방향 가동부재(7)에 연결된다. 아암(9)은 횡방향 가동부재(7) 지형부(8)를 연결한다. 서로 직각으로 가로 지르도록 각 회전기구의 종축이 배치된 것을 제1도로부터 알 수 있을 것이다.

전술한 로봇 아암기구는 하기와 같이 작동될 수 있다. 처음에 제1도와 같은 위치로부터 X축 방향으로 지형부(8)를 이동시키도록 횡방향 가동부재(7)가 작동되며, 아암(6)은 고정된다. 이것은 지형부(8)가 예를들어 공작기계 내척에 의해 가동된 공작물과 접촉하며 파지하게 한다. 그 후 가동부재(7)는 지형부(8)를 제1도의 원 위치로 되돌리게 작용하므로써, 저형부는 공작물을 척으로부터 빼내며 계속해서 그것을 견고히 파지한다. 다음에, 제2회전기구(5)가 Y-Z면에 평행한 면으로 90°아암을 회전시키게 구동됨으로써, 제2도와 같이 아암(9)을 수직 자세로 위치시킨다. 그 후 제1회전 기구가 제3도와 같이 X-Z면에 평행한 면으로 아암(9)을 회전시키도록 회전되므로, 지형부(8)는 이동하여 예를들어 공작물 피이더 상방의 규정위치에 정지한다. 이것은 횡방향 가동부재(7)의 작용이 수반되며, 그 후 지형부는 그 파지를 풀고 완료된 공작물을 제거함으로써 공작물을 피이더상에 세트한다.

제1회전기구, 제2회전기구 및 횡방향 가동 부재에 의해 제공된 3개의 자유도는 지형부(8)가 공작기계 프레임의 2개의 수직측벽을 따라 이동되게 하며, 척으로부터 제거된 후 공 작물이 90°회전되게 하고 손목부의 뒤틀림 작용없이 공작물 피이더상에 위치할 수 있게 한다.

제4도와 같이 Z축과 제2회전기구(5)의 종축을 정렬시키기 위해 제2회전기구에 앞서 제1회전기구(1)를 회전시킴으로써 로봇 아암기구도 역시 조작될 수 있으며, 그 후 제2회전기구(5)는 지형부(8)를 수평방향, 즉X-Y면에 평행인 면으로 선회하도록 회전된다. 그래서, 제2회전기구(5)가 제4도의 자세로부터 시작하여 회전되면, 지형부(8)는 공작물 피이더의 표면을 따라 이동될 수 있다. 미가공된 공작물 피이더상에 놓이며 척에 운반되면, 횡방향 가동부재(7)는 지형부(8)를 상승시키도록 작동될 수 있으며, 그 후 제2회전기구(5)는 회전하여 지형부(8)를 미가공된 공작물 상방의 위치로 선회시킨다. 그 후 횡방향 가동부재(7)는 지형부(8)를 하강시키도록 작동하며 미가공된 공작물을 파지할 수 있게 한다. 그리고 후자는 로봇이 전기순서를 역전시키게 지령함으로써 척내에 끼워 맞춰진다.

본 발명에 따른 로봇 아암기구의 기본구조와 작동은 전술한 바와 같지만, 아암기구에 신장할 수 있는 축을 제공함으로써 자유도가 추가될 수 있다. 이것은 로봇의 운동을 더욱 다양하게 할 수 있다. 이런 구조는 본 발명의 제2실시예를 설명하는 제5도 및 제6도에 도시된다. 여기서 지형부(8)가 아암(9)의 종방향으로 이동될 수 있도록 횡방향 가동부재(7)와 아암(9) 사이에 신장할 수 있는 축(10)이 구비된다.

아암(2),(4) 및 (6)에 그 신장할 수 있는 축을 구비함으로써도 로봇운동의 다양성이 증가할 수 있다(이런 변경은 도시되지 않았음). 지형부(8)의 비틀림을 허용하도록 아암의 단부상에 손목기구를 제공하며, 아암(9)의 종축주위에 지형부(8)를 선회할 수 있도록 회전기구를 구비할 수도 있다. 그러나, 이런 손목과 회전기구는 구조가 다양하며 공지의 기술이고 상세한 서술이 필요하지 않다.

본 발명의 제2실시예를 달성하기 위한 로봇의 외부형상의 제7도에 도시되며, 여기서 참고 부호11은 공작기계, 12는 공작기계상에 구비된 척, 13은 공작물 피이더, 14는 공작물을 나타낸다. 동일 또는 상응하는 부품은 제1도 내지 제6도에서 사용된 것과 같은 참고 부호를 사용한다.

제7도에 도시한 로봇은 하기와 같이 작동한다. 처음에, 지형부가 척에 의해 유지되는 가공된 공작물을 파지할 수 있도록 횡방향 가동부재(7)는 척(12) 주위로 지형부(8)를 가져오도록 작동한다. 이것에 따라서 척으로부터 공작물을 제거하기 위해 횡방향 가동부재(7)가 반대방향으로 구동된다. 다음에, 지형부(8)로 X-Z면에 평행인 면으로 선회시키기 위해 제2회전기구(5)가 작동되며 지형부를 8'로 표시된 위치로 이동시킨다. 그 후 제1회전기구(1)는 지형부(8)를 X-Z면에 평행인 면으로 선회시키고, 지형부를 S''로 표시된 위치로 이동시키기 위해 작동된다. 이 작동은 아직 공작물을 파지하고 있는 지형부(8)를 공작물 피이더(13)너머로 위치시키므로, 지형부(8)가 그 파지를 이완시키게 함으로써 공작물(14)이 피이더상에 세트될 수 있다. 공작기계의 척내에 가공되지 않은 공작물을 설치하는 것은 상기한 순서를 단지 역전시킴으로써 로봇 손잡이 기구에 의해 수행될 수 있다.

로봇 아암기구의 내부구조가 제8도에 도시된다. 횡방향 가동부재(7)는 모우터(15), 타이밍벨트(16), 볼베어링 피이드 나사(17), 브래킷(18) 및 볼 베어링 스플라인(19)을 포함한다. 모우터(15)는 타이밍 벨트(16)를 통해 피이드 나사(17)를 회전시킨다. 지형부(8)를 지지하기 위한 브래킷(18)이 볼 베어링 스플라인(19)상에 설치됨으로써 회전운동에 대해 고정된다. 피이드 나사(17)상에 나착된 너트(18a)가 브래킷(18)에 견고히 고정된다. 브래킷(18)을 이동시키기 위해 타이밍 벨트(16)을 경유하여 피이드 나사(17)를 회전시키도록 모우터(15)가 구동된다. 너트(18a)는 나사가 회전할때 나사(17)를 따라 이동하며 브래킷(18)이 볼 베어링 스플라인(19)을 따라 슬라이드하게 한다.

제2회전기구(5)는 모우터(20), 감속치차(21) 및 감속치차(21)에 연결된 축(22)을 포함한다. 모우터(20)를 회전시키면 아암(6)을 통해 축(22)에 연결된 횡방향 가동부재(7)를 선회시키기 위해 감속치차(21)를 통해 축(22)을 구동한다.

제1회전기구(1)는 모우터(23), 감속치차(24), 타이밍 벨브(25), 제2회전기구(5)를 축방향으로 지지하기 위한 브래킷(26) 및 브래킷(26)에 연결된 로우터리 축(27)으로 구성된다. 모우터(23)는 기대(27-1)에 견고히 고정되며, 로우터리 축(27)은 기대(27-1)에 회전되게 설치된다. 구동 모우터(23)는 브래킷(26)을 회전시키기 위해 감속치차(24)와 타이밍 벨트(25)를 통해 로우터리 축(27)을 구동한다.

신장할 수 있는 축(10)은 브래킷(18)에 고정되며 아암(9)에 스플라인의 형성된 봉을 갖는 피스톤을 장착하는 공기 실린더(28)를 포함한다. 지형부(8)는 공기 실린더(28)내에서 피스톤이 슬라이드함에 따라 화살표 방향으로 이동된다.

제8도의 장치에 의해 실시된 로봇이 각 아암을 구동하기 위하여 모우터를 채용하지만, 공기 실린더, 유압 모우터 또는 유압 실린더와 같은 모우터를 위한 다른 작동기로 대체할 수도 있다.

전기한 실시예에서, 제1 또는 제2회전기구를 위한 구동전원은 로봇이 피이드백 제어하에서 작동될 수 있게 하는 전기, 유압, 공기압 등에 의한 서어보 기구로 구성된다. 또한, 횡방향 가동부재(7) 또는 신장할 수 있는 축 또는 회전기구에 추가한 이 양자에 대한 구동원을 구성하기 위해 이런 서어보 기구가 사용될 수 있다. 다시 말하면, 필요에 따라, 전기한 모든것, 즉 제1 및 2회전기구, 축방향 가동부재 및 신장할 수 있는 축에 대해 서어보 기구가 채택될 수 있거나, 또는 요구에 따라 선택적으로 적용될 수 있다. 특별한 조합이 설계요구에 따라 결정될 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따라, 로봇이 작동되기에 필요한 공간이 극 또는 원통 자표 시스템에 기준한 종래의 로봇보다 현저히 감소될 수 있도록 로봇의 아암기구는 공작기계 프레임의 2개의 수직 측벽을 따라 이동될 수 있다.

본 발명으로, 아암기구의 작동은 아암에 의해 보다 작은 각이 커버되므로 보다 빨라진다. 추가해서, 공작물이 공작기계 프레임의 수직측벽에 따라 이동되는 것과 동시에 공작물의 자세가 90°이동되므로, 공작물의 설치에 앞서 척의 수직으로 배치된 면과 공작물의 수평으로 배치된 면을 정렬하기 위해 손목을 더 이상 비를 필요가 없다. 따라서 로봇의 전체 가격이 감소될 수 있도록 손목기구와 그 관련된 제어시스템을 면제할 수 있다. 그리고, 지형부에 연결된 축상에 횡방향 가동부재를 제공함으로써 손잡이는 추가의 자유도를 구비할 수 있음으로써, 척에 또는 척으로부터 공작물을 착탈함과 같은 미세한 작동을 할 수 있다. 또한 더욱 아암기구의 작동을 개선하기 위해 아암에 신장할 수 있는 축을 구비함으로써 다른 자유도가 얻어진다.

본 발명의 정신과 범위를 이탈함이 없이 광범위하게 상이한 실시예가 가능한 것과 같이, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위에 한정된 것 외의 그 특정한 실시예에 국한되지 않는다.

Claims (1)

1. 제1회전기구(1)와 제2회전기구(5)를 갖는 공지의 산업용 로봇에 있어서, 제1회전기구(1)에 지지된 아암(4) 및 아암(4)에 지지된 제2회전기구(5)를 가지며, 제2회전기구(5)의 자세가 제1회전기구(1)의 동작에 의해 변경되며, 제1회전기구(1)의 회전축 방향과 제2회전기구(5)의 회전축 방향이 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.

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