KR950014963B1 - 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치

제1도는 본 발명에 의한 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치의 사시도.

제2a 및 b도는 본 발명에 의한 로보트장치의 동작상태를 나타내는 도면.

제3a도는 제1도의 본체부에 대한 정단면도.

제3b도는 제1도의 본체부에 대한 측단면도.

제4도는 회전몸체부에 대한 측단면도.

제5도는 회전몸체부에 대한 하부 단면도.

제6a 및 b도는 아암부 및 핸드부에 대한 구조도.

제7a 및 b도는 핸드부 및 그리퍼에 대한 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 프레임 11 : 회전몸체부

12 : 아암부 13 : 핸드부

14 : 로딩그리퍼 15 : 언로딩그리퍼

20 : 제1축 22,32,36 : 유압실린더

30 : 제2축 45 : 제3축

본 발명은 급송장치에 놓여진 피가공물을 공작기계에 로딩시키고 공작기계에서 가공된 공작물을 급송장치에 언로딩시키기 위한 공작물의 로딩 및 언로딩 작업을 반복적으로 수행하기 위한 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트 장치에 관한 것이다.

공장자동화 등을 위해 일반적으로 사용되고 있는 산업용 로보트는 다관절형 구조로서 일정한 제어용 프로그램에 의해 동작범위내에서 임의의 위치에 자유롭게 도달할 수 있으며, 그 진행 경로도 프로그램을 이용하여 지정할 수 있다. 이와 같이, 소정의 제어프로그램에 따라 동작하는 다관절형 로보트는 그 프로그램을 적절히 조작함으로써 사용 목적에 따라 여러가지 기능 및 작업을 수행할 수 있다.

그러니, 로보트장치의 사용 목적이 다양한 작업을 수행하는데 있지 않고, 동일한 작업을 반복적으로 수행하는데 있는 경우, 그 작업에 필요한 동작만을 수행하는 전용 로보트장치를 사용하는 것이 보다 경제적이다.

따라서, 본 발명의 목적은 피가공물 급송장치와 공작기계간에 공작물을 로딩 및 언로딩하는 장치에서, 동일한 작업을 반복적으로 수행하는데 적합한 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적은 피가공물을 급송장치에서 공작기계로 로딩시키고, 공작기계에서 가공된 공작물을 급송장치로 언로딩시키는 작업을 수행하기 위한 로보트장치에 있어서, 상기 로딩작업시 피가공물을 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 로딩그리퍼 ; 상기 언로딩작업시 가공된 공작물을 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 언로딩그리퍼 ; 상기 로딩그리퍼와 언로딩그리퍼가 동일방향으로 함께 결합된 핸드부 ; 일측부에 상기 핸드부가 결합된 아암부 ; 소정의 축에 의해 상기 아암부의 타측부와 연결된 회전몸체부 ; 상기 아암부에 결합된 핸드부가 급송장치의 피가공물에 접근하는 방향으로 상기 회전 몸체부를 소정 각도 만큼 회전시키기 위한 제1축 ; 상기 아암부의 타측부와 회전몸체부를 연결하고, 상기 아암부를 회전몸체부 쪽으로 전진 또는 후진시키기 위한 직선운동을 하고 상기 아암부의 핸드부가 공작기계에 접근하는 방향으로 상기 아암부를 소정각도 만큼 회전시키기 위한 회전운동을 수행하는 제2축 ; 상기 아암부의 일측부와 핸드부를 연결하고, 상기 로딩그리퍼와, 언로딩그리퍼의 위치가 교환되도록 상기 핸드부를 회전시키는 제3축 ; 상기 제1축의 회전운동에 필요한 회전력을 공급하기 위한 일측단은 상기 로보트장치의 프레임에 고착되어 있으며 타측단에 연결된 로드를 직선왕복운동시키는 실린더와 상기 로드에 연결되어 상기 로드의 직선왕복운동을 소정 각도에서의 회전왕복운동으로 변환시키고, 이 회전왕복운동을 상기 제1축을 전달하도록 제1축과 결합된 원형평판을 구비하여 구성된 제1동력공급부 ; 상기 제2축의 직선운동에 필요한 동력을 공급하기 위한 제2동력공급부 ; 상기 제2축의 회전운동에 필요한 회전력을 공급하기 위한 제3동력 공급부 ; 상기 제3축의 회전운동에 필요한 회전력을 공급하기 위한 제4동력공급부를 포함하는 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치에 의하여 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.

제1도는 본 발명에 의한 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치의 일실시예를 나타낸다. 또한, 제1도에는 로보트장치가 동작하는 직선운동 및 선회운동의 각 축이 나타나 있다. 프레임(10)의 내부에는 로보트장치가 동작하는데 필요한 동력원을 제공하는 유압실린더가 내장되고 있다. 먼저, 제1축을 중심으로 한 선회운동은 프레임(10)의 상단에 설치된 회전몸체부(11)가 회전함으로써 이루어진다. 그리고, 제2축 방향의 직선왕복운동의 회전 몸체부(11)에 지지된 아암부(12)가 직선왕복운동을 함으로써 이루어진다.

또한, 제2축을 중심으로 한 선회운동을 아암부(12)가 제2축을 중심으로 90°선회함으로써 이루어진다. 제3축을 중심으로 한 선회운동은 핸드부(13)가 로딩그리퍼(14)와 언로딩그리퍼(15)의 가운데에 위치한 제3축을 중심으로 180°회전함으로써 이루어진다.

이와 같은 구성을 갖고, 각각의 운동축에 따라 동작하는 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치의 동작상태가 제2a 및 b도에 도시되어 있다. 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치가 피가공물 급송장치에 놓여진 피가공물을 공작기계에 로딩하고, 공작기계에서 가공된 공작물을 급송장치로 언로딩하는 동작은 다음과 같다.

먼저, 제2a도에 도시된 바와 같이, 제2축을 따라 아암부(12)가 전진운동을 하여 핸드부(13)의 로딩그리퍼(14)가 급송장치(16)에 놓여진 피가공물(17)에 접근되도록 한다. 로딩그리퍼(14)는 피가공물이 클램핑 위치에 도달하면, 이를 클램핑한다. 그런 다음, 아암부(12)는 제2축을 따라 후진운동을 하고, 회전몸체부(11)는 제1축을 중심으로 90°선회동작을 한다. 그런 다음, 아암부(12)는 제2축을 중심으로 90°선회동작을 하고, 제2축 방향으로 전진운동을 하여, 핸드부(13)가 공작기계에 접근되도록 한다. 이때, 핸드부(13)의 언로딩그리퍼(15)가 공작기계의 가공된 공작물에 접근하게 되며, 언로딩그리퍼(15)는 가공된 공작물이 클램핑위치에 도달할때 이를 클램핑한다. 그런 다음, 아암부(12)는 제2축을 따라 후진운동을 한다. 그런 다음, 핸드부(13)가 제3축을 중심으로 180°회전운동을 하여, 로딩그리퍼(14)와 언로딩그리퍼(15)의 위치를 바꾼 다음, 아암부(12)가 제2축을 따라 전진 운동을 하면, 피가공물을 클램핑하고 있는 로딩그리퍼(14)가 공작기계에 접근한다. 그러면, 로딩그리퍼(14)는 피가공물을 언클램핑하여 공작기계에 로딩시킨 다음, 아암부(12)가 제2축을 따라 후진운동을 한다. 그런다음, 아암부(12)는 제2축을 중심으로 90°선회하여 원상태로 복귀되고, 다시 제1축을 중심으로 회전몸체부(11)가 90°선회한 다음, 아암부(12)가 제2축을 따라 전진운동을 함으로써 핸드부(13)가 급송장치(16)에 접근한다. 그러면, 언로딩그리퍼(15)는 클램핑되어 있는 가공된 공작물에 언클램핑하여 급송장치(16)에 언로딩시킨다. 그런 다음, 아암부(12)는 제2축을 따라 후진운동을 하고, 핸드부(13)는 제3축을 중심으로 180°선회하여 로딩그리퍼(14)가 피가공물 급송장치에 오도록 한다. 이 상태에서 로보트장치는 다음 작업을 위해 대기하게 된다.

이제, 프레임(10) 내부에 설치된 유압실린더 및 유압실린더의 동력을 전달하기 위한 동력전달 수단들에 대해 살펴보기로 한다.

제3a도는 프레임(10)을 정면에서 본 단면도이고, 제3b도는 프레임(10)을 측면에서 본 단면도이다. 제3a 및 b도는 제1축의 구동메카니즘을 나타낸다. 회전몸체부(11)를 관통하는 제1축(20)의 한쪽 끝에 원형평판(21)이 부착되어 있고, 이 원형평판(21)은 제1유압실린더(22)의 로드와 고정되어 있다. 이에 따른, 제1유압실린더(22)의 로드가 상ㆍ하로 운동하면, 원형평판(21)은 회전운동을 하게 되고, 따라서 제1축(20)도 회전운동을 하게 된다. 제1축(20)이 정확하게 90°선회운동을 수행하도록, 제1스토퍼(23) 및 제2스토퍼(24)가 프레임(11)에 고착되어 있으며, 정지용 도그(25)가 원형평판(21)에 부착되어 있다. 원형평판(21)이 회전운동을 할때, 정지용도그(25)가 제1스토터(23) 또는, 제2스토터(24)에 걸리게 되고, 이에따라 제1축(20)의 회전운동은 90°로 제한된다.

제4도는 회전몸체부(11)의 내부구조로서, 제2축의 회전운동을 발생시키는 구동메카니즘을 나타낸다. 제2축(30)은 지지용 플레이트(31)에 고정되고, 지지용 플레이트(31)의 하부에는 제2유압실린더(32)가 부착되어 일체를 이룬다. 제2유압실린더(32)의 로드에는 랙기어(33)가 고정되어 있으며, 이 랙기어(33)는 피니언기어(34)와 맞물려 있다. 따라서, 유압실린더(32)의 로드의 직선운동은 랙기어(33)와 피니언기어(34)에 의해 회전운동으로 변환된다. 피니언기어(34)의 다른 쪽 끝은 베벨기어쌍(35)의 한쪽과 결합되어 있고, 이 베벨기어쌍(35)의 다른쪽은 제2축(30)과 결합되어 있다. 그러면, 피니언기어(34)의 회전운동은 베벨기어쌍(35)을 구동시키고, 베벨기어쌍(35)이 회전함에 따라 제2축(30)은 회전운동을 수행하게 된다. 이에 따라 제2축을 중심으로 한 아암부(12)의 선회동작이 이루어진다.

제5도는 회전몸체부(11)의 하부평면도로서, 제2축의 직선운동을 발생시키는 구동메카니즘을 나타낸다. 제2축의 직선운동을 발생시키기 위한 제3유압실린더(36)의 한 쪽 끝은 회전몸체부(11)에 고정되어 있고, 다른 쪽에 있는 로드는 지지용 플레이트(31)에 고정되어 있다. 제3유압실린더(36)의 로드가 제2축 방향으로 직선운동을 하면, 이 로드와 결합된 지지용 플레이트(31)도 직선운동을 하게 되고, 이에 따라 지지용 플레이트(31)에 고정된 제2축(30) 및 제2축의 회전운동을 위해 구비되어 있는 제2유압실린더(32), 랙기어(33), 피니언기어(34), 베벨기어(35) 등의 뭄치가 직선방향으로 전진 또는 후진하게 된다.

제6a도는 아암부(12)와 핸드부(13)의 결합부에 대한 단면도이고, 제6b도는 아암부(12)와 핸드부(13)의 측면도로서, 제3축의 회전운동을 발생시키는 구동메카니즘을 나타낸다. 제6b도에서, 아암부(12)의 우측 하단에 결합된 로터리액튜에이터(rotary actuator)(41)가 구동되면, 제1풀리(42)가 회전하고, 이 회전력은 타이밍벨트(43)을 통해 제2풀리(44)로 전달되어 제2풀리(44)를 회전시킨다. 그러면, 제2풀리(44)와 결합된 제3축(45)이 회전하게 되고, 이에따라 제3축(45)과 결합된 핸드부(13)가 회전하게 된다.

이때, 핸드부(13)는 180°회전하도록 되어 있는데, 이와 같이 회전범위를 제한하는 메카니즘이 제6a도에 도시되어 있다. 제3축(45)의 측면에는 정지용 도그(46)가 부착되어 있으며, 이 정지용 도그(46)는 아암 프레임(47)에 고착된 제1스토퍼용충격흡수기(48) 및 제2스토퍼용 충격흡수기(49)에 걸리게 된다. 제1 및 제2스토퍼용 충격흡수기(48,49)는 회전시 갖게 되는 정지용도그(46)의 관성모멘트를 완화시켜 주면서 정지용도그(46)가 정확한 위치에 정지하도록 한다.

제7a 및 b도는 핸드부(13)에서 로딩그리퍼(14)와 언로딩그리퍼(15)의 결합구조를 나타낸다. 제7a도에서, 상부판(50)의 4개 모서리에 4개의 스플라인(51)이 각각 부착되어 있고, 2개 스플라인에 하나의 하부판(52)이 결합되는 형태로, 2개의 하부판이 4개 스플라인에 결합되어 있다.

이때, 하부판(52)은 제3축에 평행한 방향으로 흔들림이 없이 정밀한 운동이 이루어지도록 결합된다. 또한, 제7b도에서 도시된 바와 같이, 스플라이들 사이에는 상부판(50)과 하부판(52)을 연결하는 방향으로 로드(53) 및 스프링(54)이 설치된다. 이 스프링(54)에 의해, 하부판(52)에는 설치된 그리퍼(14,15)가 공작물을 공작기계에 로딩할때 공작기계측의 척(chuck)에 공작물이 밀착되도록 압력을 가하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치는, 급송장치에 있는 피가공물을 공작기계에 로딩시키고 공작기계에서 가공된 공작물을 급송장치로 언로딩시키는 작업을 반복적으로 수행하기에 적절하도록 구송되어 있다. 또한 하나의 핸드부에 로딩그리퍼와 언로딩그리퍼를 함께 부착함으로써, 종래의 산업용 로보트에서 가공된 공작물을 공작기계에서 급송장치로 옮기고 다시 피가공물을 급송장치에서 공작기계로 로딩시키는데 소요되는 시간을 절약할 수 있으므로, 보다 효율적인 작업이 가능하다. 이와 같은 로보트장치에서 각 구성요소들의 직선운동 또는 회전운동은 일정한 제어프로그램에 의해 제어가능하며, 제어프로그램을 적절히 조작함으로써, 상술한 실시예와 다른 동작을 필요로 하는 작업도 수행할 수 있다.

Claims (6)

1. 피가공물을 급송장치에서 공작기계로 로딩시키고, 공작기계에서 가공된 공작물을 급속장치로 언로딩시키는 작업을 수행하기 위한 로보트장치에 있어서, 상기 로딩작업시 피가공물을 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 로딩그리퍼 ; 상기 언로딩작업시 가공된 공작물을 클램핑 또는 언클램핑하기 위한 언로딩그리퍼 ; 상기 로딩그리퍼와 언로딩그리퍼가 동일방향으로 함께 결합된 핸드부 ; 일측부에 상기 핸드부가 결합된 아암부 ; 소정의 축에 의해 상기 아암부의 타측부와 연결된 회전몸체부 ; 상기 아암부에 결합된 핸드부가 급송장치의 피가공물에 접근하는 방향으로 상기 회전몸체부를 소정 각도 만큼 회전시키기 위한 제1축 ; 상기 아암부의 타측부와 회전몸체부를 연결하고, 상기 아암부를 회전 몸체부쪽으로 전진 또는 후진시키기 위한 직선운동을 하고 상기 아암부의 핸드부가 공작기계에 접근하는 방향으로 상기 아암부를 소정 각도 만큼 회전시키기 위한 회전운동을 수행하는 제2축 ; 상기 아암부의 일측부와 핸드부를 연결하고, 상기 로딩그리퍼와 언로딩그리퍼의 위치가 교환되도록 상기 핸드부를 회전시키는 제3축 ; 상기 제1축의 회전운동에 필요한 회전력을 공급하기 위해 일측단은 상기 로보트 장치의 프레임에 고착되어 있으며 타측단에 연결된 로드를 직선왕복운동시키는 실린더와 상기 로드에 연결되어 상기 로드의 직선왕복운동을 소정각도 내에서의 회전왕복운동을 변환시키고, 이 회전왕복운동을 상기 제1축에 전달하도록 제1축과 결합된 원형편판을 구비하여 구성된 제1동력공급부 ; 상기 제2축의 직선운동에 필요한 동력을 공급하기 위한 제2동력공급부 ; 상기 제2축의 회전운동에 필요한 회전력을 공급하기 위한 제3동력공급부 ; 상기 제3축의 회전운동에 필요한 회전력을 공급하기 위한 제4동력공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1동력공급부는 상기 제1축을 중심으로 소정 각도를 이루도록 프레임에 부착된 2개의 스토퍼 ; 및 상기 원형평판에 돌출되도록 고착되고, 상기 원형평판이 회전왕복운동할때 상기 2개의 스토퍼 사이에서 회전운동이 차단되도록 하는 정지용 도그를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2동력공급부는 일측단은 상기 회전몸체부에 고정되어 있고, 타측단에 연결된 로드를 직선왕복운동시키는 실린더 ; 및 일부에는 상기 로드가 고정되고, 다른 일부에는 상기 제2축이 고정되는 지지용 플레이트는 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제3동력공급부는 일측단은 상기 회전몸체부에 고정되고 있고, 타측단에 연결된 로드를 직선왕복운동시키는 실린더 ; 상기 로드에 결합되어 직선왕복운동을 하는 랙기어 ; 상기 랙기어와 맞물리어 직선왕복운동을 회전왕복운동으로 변환하는 피니언기어 ; 및 한쪽은 상기 피니언기어와 연결되고, 다른 쪽은 상기 제2축과 연결되어, 상기 피니언기어의 회전왕복운동을 소정 각도만큼 방향을 변환시켜 상기 제2축에 전달하는 베벨기어쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제4동력공급부는 상기 아암부에 결합된 로터리액튜에이터 ; 상기 로터리액튜에이터에 의해 구동되는 제1풀리 ; 및 상기 제1풀리와 벨트로 연결되어 상기 제1풀리의 구동력을 전달받아, 상기 제3축을 회전시키는 제2풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 핸드부는 상기 제3축과 연결된 상부판 ; 상기 로딩그리퍼 또는 언로딩그리퍼와 결합된 하부판 ; 상기 하부판과 하부판을 연결하는 다수개의 스플라인 ; 및 상기 상부판과 하부판 사이에 구비되어, 상기 하부판이 상기 상부판쪽으로 복원성을 가지면서 다소 이동할 수 있도록, 상기 하부판에 복원력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 로딩/언로딩 전용 로보트장치.