KR200277583Y1 - 산업용 수평다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

본 고안은 산업용 수평다관절 로봇에 관한 것으로, 베이스(10)에 수직하게 설치되고 1축감속기(25)가 설치된 1축모터(20), 상기 1축감속기(25)의 상단에 수평방향으로 회전가능하게 연결되는 1축아암(30), 상기 1축아암(30)의 선단에 피봇연결되는 2축감속기(45)를 구비한 2축모터(40), 상기 2축감속기(45)에 고정결합되어 수평방향으로 회전하는 2축아암(50), 볼스크류너트(70)에 의해 상기 2축아암(50)에 수직방향으로 슬라이드이동하는 이동스크류(75), 상기 이동스크류(75)과 일체로 수직이동하고 상기 이동스크류(75)에 대해서는 이동축감속기(95)가 설치된 이동축모터(90)에 의해 회전가능하도록 된 수직이동축(80)를 포함하여, 관성에 의한 모터의 역회전을 방지하여 아암의 위치를 정확하게 제어할 수 있고, 감속기에 의해 아암에 높은 토오크를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 2축아암의 선단에 설치된 수직이동축의 회전운동과 수직운동을 독립적으로 할 수 있도록 하여 작업능률을 향상시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

산업용 수평다관절 로봇{ Selective Compliance Assembly Robot Arm for industrial }

본 고안은 산업용 로봇에 관한 것으로, 특히 산업용 수평다관절 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 산업용 로봇은 공장에서 사용되는 것으로, 숙련자의 작업 순서를 입력시켜 그대로 모방하게 하므로써 몇 번이든 정확하게 반복하여 공작물을 집어서 조립하거나 제거하고, 도장, 용접을 하는데 사용되는 등 매우 넓은 범위에서 사용되고 있다.

최근에는 산업용 로봇으로 수직다관절 로봇에 대별되는 수평다관절(SCARA) 로봇이 널리 사용되기 시작했으며, 수직다관절 로봇에 비해 구성요소가 적어 제작하기 쉬운 잇점이 있고, 소형경량의 부품을 조립하는 로봇 등에는 이러한 형태의 사용이 점점 늘고 있다.

종래의 수평다관절 로봇은 베이스와, 상기 베이스의 상단에 수평방향으로 회전가능하도록 피봇연결된 1축아암과, 상기 1축아암의 선단에 수평방향으로 회전가능하도록 피봇연결된 2축아암 및, 상기 2축아암의 선단에 수평방향으로 회전하고 수직방향으로 이동하는 수직이동축을 포함한다.

종래의 수평다관절 로봇은 각 아암을 회전시키는 모터의 속도를 감속시키지못하여 아암이 관성에 의해 정확한 위치로 이동하지 못하거나 원위치하는 데에도 불필요한 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 수평다관절 로봇은 수직이동축이 수직방향으로 이동하는 운동과 회전운동이 동시에 이루어지지 않아 작업능률이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기한 바의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 각 아암을 회전시키는 각각의 구동모터에 감속장치를 직렬로 설치하여 아암을 정확한 위치로 이동시키고, 상하방향으로 이동하는 아암을 상하이동과 회전운동을 독립적으로 할 수 있도록 된 산업용 수평다관절 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 베이스에 수직하게 설치되고 1축감속기가 설치된 1축모터, 상기 1축감속기의 상단에 수평방향으로 회전가능하게 연결되는 1축아암, 상기 1축아암의 선단에 피봇연결되는 2축감속기를 구비한 2축모터, 상기 2축감속기에 고정결합되어 수평방향으로 회전하는 2축아암, 볼스크류너트에 의해 상기 2축아암에 수직방향으로 슬라이드이동하는 이동스크류, 상기 이동스크류과 일체로 수직이동하고 상기 이동스크류에 대해서는 이동축감속기가 설치된 이동축모터에 의해 회전가능하도록 된 수직이동축를 포함한다.

따라서, 감속기와 이붙이벨트를 사용하여 관성에 의한 모터의 역회전을 방지하여 아암의 위치를 정확하게 제어할 수 있고, 아암에 높은 토오크를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 2축아암의 선단에 설치된 수직이동축의 회전운동과 수직운동을 독립적으로 할 수 있도록 하여 작업능률을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 산업용 수평다관절 로봇을 나타낸 개략적 측단면도,

도 2는 본 고안의 2축아암을 나타낸 측단면도,

도 3은 본 고안의 이동스크류과 수직이동축의 작동상태를 나타낸 측단면도,

도 4는 본 고안의 개략적 횡단면도,

도 5는 본 고안의 1축아암과 2축아암의 작동상태를 나타낸 횡단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 베이스 20 : 1축모터

21 : 구동축 25 : 1축감속기

26 : 1축샤프트 30 : 1축아암

40 : 2축모터 41 : 구동축

45 : 2축감속기 46 : 2축샤프트

50 : 2축아암 60 : 스크류모터

61 : 구동축 62 : 이붙이벨트

70 : 볼스크류너트 75 : 이동스크류

80 : 수직이동축 81 : 돌출턱

85 : 이동축풀리 90 : 이동축모터

91 : 이붙이벨트 95 : 이동축감속기

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 산업용 수평다관절 로봇을 나타낸 개략적 측단면도이고, 도 2는 본 고안의 2축아암을 나타낸 측단면도이며, 도 3은 본 고안의 이동스크류과 수직이동축의 작동상태를 나타낸 측단면도, 도 4는 본 고안의 개략적 횡단면도, 도 5는 본 고안의 1축아암과 2축아암의 작동상태를 나타낸 횡단면도이다.

본 고안에 따른 산업용 수평다관절 로봇은, 베이스(10)와, 상기 베이스(10)의 상단에 수평방향으로 회전가능하도록 피봇연결된 1축아암(30)과, 상기 1축아암(30)의 선단에 수평방향으로 회전가능하도록 피봇연결된 2축아암(50) 및, 상기 2축아암(50)의 선단에 수평방향으로 회전하고 수직방향으로 이동하는 수직이동축(80)을 포함한다.

상기 베이스(10)에는 상기 1축아암(30)을 작동시키는 1축모터(20)와 1축감속기(25)가 설치되어 있다.

상기 1축모터(20)는 상기 1축아암(30)을 구동시키는 역할을 하는 것으로, 베이스(10)에 구동축(21)이 수직하게 설치되어 상기 1축아암(30)을 수평방향으로 회전시키게 된다.

상기 1축감속기(25)는 상기 1축모터(20)의 구동축(21)에 직렬로 연결되고, 상기 1축모터(20)의 구동축(21)에 치합되는 다수개의 기어에 의해 1축모터(20)에 대해 감속된 회전비를 갖는 1축샤프트(26)가 수직하게 설치되어 있다.

상기 1축아암(30)은 상기 1축감속기(25)의 1축샤프트(26)에 피봇연결되어 수평방향으로 회전가능하게 되고, 상기 1축감속기(25)의 정확한 기어비에 의해 회전하여 관성에 의한 역회전(backlash)을 막을 수 있게 되므로써 정확한 위치이동이 가능하게 된다.

상기 1축아암(30)의 일측 선단에는 2축아암(50)이 수평방향으로 회전가능하게 피봇연결되어 있다.

상기 2축아암(50)은 일단에 2축모터(40)가 장착되어 있고, 그 2축모터(40)의 선단에 2축감속기(45)가 직렬로 설치되어 있다.

상기 2축감속기(45)는 2축모터(40)의 구동축(41)에 직렬로 연결되고, 기어에 의해 감속된 회전비를 갖는 2축샤프트(46)가 구비되어 상기 1축아암(30)의 선단에 피봇연결되어 있다.

상기 2축모터(40)는 상기 2축아암(50)의 내부에 고정설치되고 상기 2축감속기(45)에 직렬로 연결되며, 상기 2축감속기(45)의 2축샤프트(46)를 회전시키므로써 1축아암(30)에 대하여 2축아암(50)을 회전시키게 된다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 1축아암(30)과 2축아암(50)은 서로 독립적으로 선회하게 된다.

상기 2축아암(50)의 선단부에 수직이동축(80)이 수직하게 관통설치되고, 상기 수직이동축(80)을 회전시키는 이동축모터(90)가 구비되며, 상기 수직이동축(80)을 수직방향으로 이동시키는 이동스크류(75)가 수직이동축(80)의 외주면에 설치되고, 상기 이동스크류(75)를 수직이동시키는 볼스크류너트(70)가 이동스크류(75)의 외주면에 설치되며, 상기 볼스크류너트(70)를 회전시키는 스크류모터(60)가 구비되어 있다.

상기 수직이동축(80)은 상기 이동스크류(75)와 볼스크류너트(70) 및 2축아암(50)을 수직방향으로 관통하여 회전가능하게 설치되고, 상기 이동스크류(75)에 대해서는 회전가능하고 상기 이동스크류(75)와 일체로 수직이동할 수 있도록 외주면에 돌출턱(81)이 형성되어 있다.

상기 수직이동축(80)은 외주면에 이동축풀리(85)가 스플라인 연결되고, 그 이동축풀리(85)가 상기 이동축모터(90)에 회전하게 된다.

상기 이동축모터(90)는 그 구동축에 이동축감속기(95)가 직렬로 연결되고, 그 이동축감속기(95)의 회전축에 이붙이벨트(91)를 걸어 상기 이동축풀리(85)를 회전시키게 된다.

상기 이동축풀리(85)는 상기 수직이동축(80)의 외주면에 스플라인 연결되어 수직이동축(80)의 외주면을 따라 상하방향으로 슬라이드 이동하면서 수직이동축(80)에 회전력을 전달하게 되므로써 수직이동축(80)이 회전하면서 수직방향으로 이동할 수 있게 된다.

상기 이동스크류(75)는 상기 수직이동축(80)을 상하방향으로 이동시키는 역할을 하는 것으로, 상기 2축아암(50)의 내측벽에 스플라인 결합되어 상기 2축아암(50)에 수직방향으로 슬라이드 이동가능하고, 상기 수직이동축(80)의 돌출턱(81)을 수용하여 수직이동축(80)과 함께 수직방향으로 이동하게 되며, 외주면에나사산이 형성되어 있다.

상기 볼스크류너트(70)는 상기 이동스크류(75)를 수직방향으로 이동시키는 역할을 하는 것으로, 상기 2축아암(50)의 내측벽에 수평방향으로 회전가능하게 설치되고, 상기 이동스크류(75)의 외주면에 나사식으로 결합되며, 상기 스크류모터(60)에 이붙이벨트(62)로 연결되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 수직이동축(80)의 수직이동과정을 설명하면, 상기 스크류모터(60)는 상기 볼스크류너트(70)의 외주면에 이붙이벨트(62)로 연결되어 볼스크류너트(70)를 회전시키게 되고, 상기 이동스크류(75)가 2축아암(50)의 내측벽에 스플라인 결합되어 있으므로 상기 볼스크류너트(70)의 회전에 인해 수직방향으로 이동하게 되며, 상기 이동스크류(75)가 수직이동축(80)을 지지하여 수직방향으로 함께 이동하게 된다.

이 때, 상기 수직이동축(80)은 이동스크류(75)와 볼스크류너트(70)에 의해 구속받지 않고 수평방향으로 회전하게 되는 것이다.

따라서, 상기 수직이동축(80)은 상기 이동축풀리(85)와 이동스크류(75)에 의해 수평방향으로의 회전운동과 수직방향으로의 이동이 독립적으로 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 산업용 수평다관절 로봇에 의하면, 아암을 구동시키는 모터에 감속기를 설치하고 이붙이벨트를 사용하여 모터의 동력을 전달하므로써 관성에 의한 역회전을 억제시켜 아암의 위치를 정확하게 제어할 수 있고, 감속기에 의해 아암에 높은 토오크를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 고속에서도 용이하게 제어할 수 있고, 2축아암의 선단에 설치된 수직이동축의 회전운동과 수직운동을 독립적으로 할 수 있도록 하여 작업능률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 상기 베이스(10)에 구동축(21)이 수직하게 설치된 1축모터(20);

   상기 1축모터(20)의 구동축(21)에 직렬로 연결되어 그 1축모터(20)의 회전속도를 감속시키는 1축감속기(25);

   상기 1축감속기(25)의 상단에 그 1축감속기(25)에 의해 수평방향으로 회전가능하게 연결되는 1축아암(30);

   상기 1축아암(30)의 선단에 피봇연결된 2축감속기(45);

   상기 2축감속기(45)에 직렬로 연결되어 2축감속기(45)를 작동시키는 2축모터(40);

   상기 2축감속기(45)에 고정결합되어 수평방향으로 회전하는 2축아암(50);

   상기 2축아암(50)에 구동축(61)이 수직하게 설치된 스크류모터(60);

   상기 2축아암(50)의 내측벽에 수평방향으로 회전가능하게 설치되고, 상기 스크류모터(60)에 이붙이벨트(62)로 회전가능하게 연결된 볼스크류너트(70);

   상기 볼스크류너트(70)에 나사결합되고, 상기 2축아암(50)의 내측벽에 스플라인결합되어 상기 2축아암(50)에 수직방향으로 슬라이드이동하는 이동스크류(75);

   상기 이동스크류(75)와 볼스크류너트(70) 및 2축아암(50)을 수직방향으로 관통하여 회전가능하게 설치되고, 상기 이동스크류(75)에 대해서는 회전가능하고 상기 이동스크류(75)와 일체로 수직이동할 수 있도록 된 수직이동축(80);

   상기 수직이동축(80)을 관통시켜 그 수직이동축(80)과 일체로 회전하도록 스플라인연결되는 이동축풀리(85);

   상기 이동축풀리(85)를 이붙이벨트(91)로 연결하여 수직이동축(80)을 회전시키는 이동축모터(90);

   상기 이동축모터(90)에 직렬로 연결되는 이동축감속기(95);를 포함하는 산업용 수평다관절 로봇.