KR101812026B1 - 6축 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

6축 다관절 로봇이 개시된다. 본 발명의 6축 다관절 로봇은, 제1 내지 제4 축에 의한 회전 및 관절 운동이 이루어지는 4축 다관절 로봇 모듈을 포함하는 6축 다관절 로봇으로서, 상기 4축 다관절 로봇 모듈의 라스트 암 단부 근방 영역에 마련되며 그 단부에 연결되는 제1 헤드 브래킷을 직진 왕복 운동 또는 회전시키는 제1 구동부, 상기 제1 헤드 브래킷에 마련되어 그 단부에 연결되는 제2 헤드 브래킷을 직진 왕복 운동 또는 회전시키는 제2 구동부, 및 상기 라스트 암 단부와 상기 제1 헤드 브래킷 사이에 마련되어 상기 제1 구동부가 마운팅되는 마운팅 영역를 제공하고, 상기 라스트 암 단부에 틸팅 가능하게 연결되는 적어도 하나의 틸팅 브래킷을 포함하며, 상기 적어도 하나의 틸팅 브래킷의 틸팅 각도를 조절함으로써 설치 바닥면에 대한 상기 제1 헤드 브래킷 및 상기 제2 헤드 브래킷의 배치 각도를 조절 가능한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 틸팅 브래킷의 틸팅 각도를 조절하여 이송 대상체인 워크피스의 배치 각도를 손쉽게 조절할 수 있게 된다.

Description

6축 다관절 로봇{6-AXIS ARTICULATED ROBOT}

본 발명은, 6축 다관절 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이송 대상체인 워크피스의 틸팅, 회전을 자유롭게 할 수 있는 구조를 채용하여 워크피스의 경사 배치 각도를 용이하게 조절 가능함으로써 작업자가 별도의 공정 작업을 효율적으로 수행하도록 할 수 있으며, 로봇 주변에 재배치 불가한 방해물이 있더라도 워크피스를 틸팅하여 방해물을 손쉽게 회피하여 이송할 수 있는 6축 다관절 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 최근 산업 현장에서는 인력을 최소화하고 생산성을 극대화하며 위험 요소를 제거하기 위하여 공정을 자동화하고 있고, 이러한 공정 자동화를 위하여 다양한 산업용 로봇이 사용되고 있다.

이러한 산업용 로봇은 설계자가 원하는 대로 정확한 동작을 하기 위하여 여러 개의 관절이 연결된 다관절 동작에 의해 이송 등의 작업을 수행하는데, 다관절 동작이 이루어지면서 암의 선단부에서 목적으로 하는 동작이 정확히 수행될 수 있도록 하나의 동력원이 아닌 여러 개의 모터와 감속기를 각각의 관절 축에 설치하여 각 관절 축의 동작이 각 모터에 의해 제어되는 구조로 이루어져 있다.

현재 사람과 유사한 동작 구현을 위해 6축 이상의 관절 로봇이 개발되어 적용되고 있으며, 관절 축의 개수가 증가할수록 로봇의 제작비용은 증가할 수 밖에 없다. 따라서 중소기업의 경우 예를 들어 4축 로봇 또는 4축 로봇을 개선한 로봇을 적용하고 있는게 현실이다.

그러나, 종래 4축 관절 로봇은 그 마지막 구동부분인 라스트 암 단부에 결합 가능한 그리퍼, 진공흡착 플레이트를 회전시킬 수 있는 구조는 채용하고 있으나, 별도로 틸팅시킬 수 있는 구조는 갖고 있지 않다.

따라서, 4축 관절 로봇의 제1 내지 제4 관절축을 구동하더라도 최종적으로 그리퍼 등에 고정된 워크피스의 배치 위치는 틸팅이 불가하므로 항상 동일한 배치 각도를 가질 수 밖에 없게 된다. 부연하자면 4축 관절 로봇을 구동하여 워크피스를 이송할 때 로봇의 설치장소 바닥면에 대해 워크피스는 항상 동일한 배치각도를 가지므로 작업자의 공정 작업상 불편이 발생할 수 있는 단점이 있다.

구체적으로, 그리퍼, 진공흡착 플레이트와 같은 핸들링부가 워크피스를 그리핑한 상태에서 작업자는 별도의 공정 작업(일 예로 육안 불량 검사, 넘버링 작업, 마킹 작업 등)을 수행할 수 있다. 이때 LCD 패널, OLED 패널 등의 워크피스가 설치 바닥면에 대해 경사지게 배치되지 못하고 항상 수평한 상태로 이송된다면 작업자가 전술한 검사, 작업을 수행하기 불편한 상황이 이루어진다. 또한, 작업 환경상 로봇 주변에 방해 구조물이 있는 경우, 워크피스의 틸팅 불가로 인해 워크피스가 방해 구조물과 충돌할 수도 있는 문제도 있다.

한국 등록특허공보 제10-1595753호 (2016. 02. 15 등록)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이송 대상체인 워크피스의 틸팅, 회전을 자유롭게 할 수 있는 구조를 채용하여 워크피스의 경사 배치 각도를 용이하게 조절 가능함으로써 작업자가 별도의 공정 작업을 효율적으로 수행하도록 할 수 있으며, 로봇 주변에 재배치 불가한 방해물이 있더라도 워크피스를 틸팅하여 방해물을 손쉽게 회피하여 이송할 수 있는 6축 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 내지 제4 축에 의한 회전 및 관절 운동이 이루어지는 4축 다관절 로봇 모듈을 포함하는 6축 다관절 로봇으로서, 상기 4축 다관절 로봇 모듈의 라스트 암 단부 근방 영역에 마련되며 그 단부에 연결되는 제1 헤드 브래킷을 직진 왕복 운동 또는 회전시키는 제1 구동부; 상기 제1 헤드 브래킷에 마련되어 그 단부에 연결되는 제2 헤드 브래킷을 직진 왕복 운동 또는 회전시키는 제2 구동부; 및 상기 라스트 암 단부와 상기 제1 헤드 브래킷 사이에 마련되어 상기 제1 구동부가 마운팅되는 마운팅 영역를 제공하고, 상기 라스트 암 단부에 틸팅 가능하게 연결되는 적어도 하나의 틸팅 브래킷;을 포함하며, 상기 적어도 하나의 틸팅 브래킷의 틸팅 각도를 조절함으로써 설치 바닥면에 대한 상기 제1 헤드 브래킷 및 상기 제2 헤드 브래킷의 배치 각도를 조절 가능한 6축 다관절 로봇을 제공한다.

상기에서 설명한 본 발명의 6축 다관절 로봇에 의하면, 틸팅 브래킷의 틸팅 각도를 조절하여 이송 대상체인 워크피스의 배치 각도를 손쉽게 조절할 수 있게 된다.

이에 따라, 그리퍼, 진공흡착 플레이트와 같은 핸들링부가 워크피스를 그리핑한 상태에서 작업자가 별도의 공정 작업(일 예로 육안 불량 검사, 넘버링 작업, 마킹 작업 등)을 수행할 경우, 구체적으로 워크피스가 경사진 상태로 배치되어야 작업자의 효율이 상승할 경우 공정 작업 효율 증대를 가져올 수 있다.

또한, 핸들링부가 워크피스를 그리핑한 상태에서 로봇을 대회전시키면서 링크 운동할 때, 작업장 환경상 주변 방해물이 있어도 재배치못하는 경우가 발생하더라도 손쉽게 워크피스를 틸팅 회전시킬 수 있으므로 용이하게 방해물을 회피하면서 공정을 이어갈 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 6축 다관절 로봇을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분 확대도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 1을 기준으로 본 발명의 실시예에 따른 6축 다관절 로봇의 틸팅 동작을 나타내는 동작 상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 6축 다관절 로봇을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분 확대도이며, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 도 1을 기준으로 본 발명의 실시예에 따른 6축 다관절 로봇의 틸팅 동작을 나타내는 동작 상태도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 6축 다관절 로봇(이하 '로봇'이라 함)은, 라스트 관절 부위에 연결되는 그리퍼, 진공흡착 플레이트 등과 같은 핸들링부의 미세 위치 제어가 가능하도록 마련된다. 부연하자면, 핸들링부가 워크피스 등을 그리핑한 상태에서 워크피스를 틸팅 회전시키거나 전방 또는 후방으로 이동시킬 수 있으며, 이러한 회전 또는 직선 왕복 이동을 손쉽게 제어 가능하도록 이루어짐으로써 작업 능률의 상승을 가져올 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명은, 핸들링부가 워크피스를 그리핑한 상태에서 워크피스를 적절한 각도로 틸팅 회전시킴으로써 결국 로봇의 설치 바닥면에 대한 워크피스의 배치 각도 또한 손쉽게 조절할 수 있다. 핸들링부가 워크피스를 그리핑한 상태에서 작업자가 별도의 공정 작업을 수행할 경우, 구체적으로 워크피스가 경사진 상태로 배치되어야 작업자의 효율이 상승할 경우 본 발명은 공정 작업 효율 증대의 큰 이점을 갖게 된다. 또한, 핸들링부가 워크피스를 그리핑한 상태에서 메인 제1 내지 제3 축을 구동하여 로봇을 대회전시키면서 링크 운동할 때, 작업장 환경상 주변 방해물이 있어도 재배치못하는 경우의 발생시 본 발명은 손쉽게 워크피스를 틸팅 회전시킬 수 있으므로 용이하게 방해물을 회피하면서 공정을 이어갈 수 있는 큰 효과가 있다. 이러한 방해물 회피 가능 동작은 한층 협소한 작업 공간에도 본 발명의 6축 다관절 로봇을 효과적으로 설치 및 운용할 수 있게 하는 효과를 유발하게 된다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇은, 제1 내지 제4 축(101,102,103,104)에 의한 회전 및 관절 운동이 이루어지는 4축 다관절 로봇 모듈(200)을 포함하는 6축 다관절 로봇(400)이다. 설명에 앞서, 도 1 및 도 4에는 복수 관절의 다양한 링크 동작 상태가 도시되어 있음을 미리 밝혀둔다.

이러한 본 발명의 6축 다관절 로봇(400)은, 4축 다관절 로봇 모듈(200)의 라스트 암(210) 단부 근방 영역에 마련되며 그 단부에 연결되는 제1 헤드 브래킷(410)을 구동하는 제1 구동부(420)와, 제1 헤드 브래킷(410)에 마련되어 그 단부에 연결되는 제2 헤드 브래킷(430)을 구동하는 제2 구동부(440)와, 라스트 암(210) 단부와 제1 헤드 브래킷(410) 사이에 마련되어 제1 구동부(420)가 마운팅되는 마운팅 영역를 제공하는 적어도 하나의 틸팅 브래킷(450)을 포함한다.

이하, 전술한 제1 구동부(420), 제2 구동부(440) 및 적어도 하나의 틸팅 브래킷(450)을 설명하기에 앞서 4축 다관절 로봇 모듈(200)은 현재 산업 현장에 적용되고 있는 다양한 형태의 로봇 모듈로 적용 가능하므로 이하에서는 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

먼저, 제1 구동부(420)는 라스트 암(210) 단부 근방 영역에 마련되어 제1 헤드 브래킷(410)을 직진 왕복 운동 또는 회전시키도록 마련된다. 또한, 제2 구동부(440)는 제1 헤드 브래킷(410)에 마련되어 제2 헤드 브래킷(430)을 직진 왕복 운동 또는 회전시키도록 마련된다. 여기서, 제1 구동부(420) 및 제2 구동부(440)는 유압/공압 실린더, 회전모터 등 다양한 형태로 적용 가능하다. 관련 도면에는 도시의 편의상 회전모터로 적용된 것이 도시되어 있지만 이에 한정되지 않는다.

다음, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 틸팅 브래킷(450)은 라스트 암(210) 단부와 제1 헤드 브래킷(410) 사이에 마련되어 제1 구동부(420)가 마운팅되는 마운팅 영역를 제공하고, 라스트 암(210) 단부에 틸팅 가능하게 연결된다. 틸팅 브래킷(450)은 적어도 하나로 마련될 수 있고, 관련 도면에서는 서로 이격된 한 쌍으로 도시되어 있으며 이하 설명의 편의를 위해 한 쌍인 경우를 기준으로 설명한다.

본 발명은, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 후술하는 틸팅 구동유닛(480)의 구동을 제어하여 한 쌍의 틸팅 브래킷(450)의 틸팅 각도를 조절하게 되며, 이에 따라 6축 다관절 로봇(400)의 설치 바닥면에 대한 제1 헤드 브래킷(410) 및 제2 헤드 브래킷(430)의 배치 각도를 조절할 수 있게 된다. 부연하자면, 본 발명은, 한 쌍의 틸팅 브래킷(450)의 틸팅 각도를 조절하여 제2 헤드 브래킷(430)에 결합되는 그리퍼(미도시) 및 진공흡착 플레이트(미도시) 중 적어도 하나의 배치 각도를 조절할 수 있으며, 결국 그리퍼 등에 의해 이송되는 워크피스(미도시)의 배치 각도를 손쉽게 조절할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명은, 그리퍼, 진공흡착 플레이트와 같은 핸들링부가 워크피스를 그리핑한 상태에서 작업자가 별도의 공정 작업(일 예로 육안 불량 검사, 넘버링 작업, 마킹 작업 등)을 수행할 경우, 구체적으로 워크피스가 경사진 상태로 배치되어야 작업자의 효율이 상승할 경우 공정 작업 효율 증대를 가져올 수 있다. 또한, 핸들링부가 워크피스를 그리핑한 상태에서 메인 제1 내지 제3 축(101,102,103)을 구동하여 로봇을 대회전시키면서 링크 운동할 때, 작업장 환경상 주변 방해물이 있어도 재배치못하는 경우의 발생시 본 발명은 손쉽게 워크피스를 틸팅 회전시킬 수 있으므로 용이하게 방해물을 회피하면서 공정을 이어갈 수 있는 큰 효과가 있다. 이러한 방해물 회피 가능 동작은 한층 협소한 작업 공간에도 본 발명의 6축 다관절 로봇(400)을 효과적으로 설치 및 운용할 수 있게 하는 효과를 유발하게 된다.

도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명은, 4축 다관절 로봇 모듈(200)의 라스트 암(210)에 한 쌍의 틸팅 브래킷(450)을 틸팅시키기 위한 틸팅 구동유닛(480)을 포함한다.

이러한 틸팅 구동유닛(480)은, 라스트 암(210)에 마련되는 직선 왕복 구동부(481)와, 직선 왕복 구동부(481)와 한 쌍의 틸팅 브래킷(450) 사이를 연결하는 연결 링크(482)를 포함한다.

한 쌍의 틸팅 브래킷(450)은 연결 링크(482)를 통해 직선 왕복 구동부(481)의 구동시 연동하여 틸팅되도록 연결되어 있으므로, 작업자는 직선 왕복 구동부(481)를 구동하여 결국 제1 헤드 브래킷(410), 제2 헤드 브래킷(430), 그리퍼(미도시), 진공흡착 플레이트(미도시), 이송 대상 워크피스(미도시) 등의 배치 각도를 손쉽게 조절할 수 있게 된다.

덧붙이자면, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 작업자는 직선 왕복 구동부(481)의 구동을 제어함으로써 한 쌍의 틸팅 브래킷(450)의 틸팅 각도를 조절할 수 있게 된다. 여기서, 직선 왕복 구동부(481)는 볼 스크루 또는 LM 가이드를 포함할 수 있으며, 관련 도면에서는 도시의 편의상 일 예로 볼 스크루가 도시되어 있다. 직선 왕복 구동부(481)가 기어 모듈 구조가 아니라 볼 스크루 또는 LM 가이드로 적용되는 경우 유지보수 측면에서 더욱 유리한 이점이 있다. 이하 직선 왕복 구동부(481)가 볼 스크루로 적용되는 경우를 기준으로 부연 설명하기로 한다.

본 발명에서, 직선 왕복 구동부(481)는 회전모터(483), 회전모터(483)의 구동에 의해 회전하는 볼 스크루 축(484), 볼 스크루 축(484)에 결합되어 왕복 이동하는 이송너트(485)를 포함하며, 연결 링크(482)는 이송너트(485)와 한 쌍의 틸팅 브래킷(450) 사이를 연결하게 된다.

여기서, 연결 링크(482)는 직선 왕복 구동부(481), 일 예로 이송너트(485)와 한 쌍의 틸팅 브래킷(450)에 각각 자유 회전 가능하게 연결되며, 회전모터(483)를 구동하여 이송너트(485)를 왕복 이동시키게 되면 연결 링크(482)는 연동하여 이동하면서 틸팅 브래킷(450)을 틸팅시키게 된다. 회전모터(483)는 정역 회전이 가능하고 PLC 제어를 통해 회전속도 제어가 용이한 서보모터로 적용되는 것이 바람직하다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

200: 4축 다관절 로봇 모듈 210: 라스트 암
400: 6축 다관절 로봇 410: 제1 헤드 브래킷
430: 제2 헤드 브래킷 450: 틸팅 브래킷
480: 틸팅 구동유닛 481: 직선 왕복 구동부
482: 연결 링크

Claims (5)

1. 제1 내지 제4 축에 의한 회전 및 관절 운동이 이루어지는 4축 다관절 로봇 모듈을 포함하는 6축 다관절 로봇으로서,
   상기 4축 다관절 로봇 모듈의 라스트 암 단부 근방 영역에 마련되며 그 단부에 연결되는 제1 헤드 브래킷을 직진 왕복 운동 또는 회전시키는 제1 구동부;
   상기 제1 헤드 브래킷에 마련되어 그 단부에 연결되는 제2 헤드 브래킷을 직진 왕복 운동 또는 회전시키는 제2 구동부;
   상기 라스트 암 단부와 상기 제1 헤드 브래킷 사이에 마련되어 상기 제1 구동부가 마운팅되는 마운팅 영역를 제공하고, 상기 라스트 암 단부에 틸팅 가능하게 연결되는 적어도 하나의 틸팅 브래킷; 및
   상기 4축 다관절 로봇 모듈의 라스트 암에는 상기 적어도 하나의 틸팅 브래킷을 틸팅시키기 위한 틸팅 구동유닛을 포함하고,
   상기 적어도 하나의 틸팅 브래킷의 틸팅 각도를 조절함으로써 설치 바닥면에 대한 상기 제1 헤드 브래킷 및 상기 제2 헤드 브래킷의 배치 각도를 조절 가능하며,
   상기 틸팅 구동유닛은 상기 4축 다관절 로봇 모듈의 다수의 암 중 상기 적어도 하나의 틸팅 브래킷이 직접적으로 연결되는 라스트 암에만 설치되고, 상기 틸팅 구동유닛은 상기 4축 다관절 로봇 모듈의 구동과 분리된 채 독립적으로 구동하는 6축 다관절 로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 틸팅 구동유닛은,
   상기 라스트 암에 마련되는 직선 왕복 구동부와, 상기 직선 왕복 구동부와 상기 적어도 하나의 틸팅 브래킷 사이를 연결하는 연결 링크를 포함하며,
   상기 직선 왕복 구동부의 구동을 제어함으로써 상기 적어도 하나의 틸팅 브래킷의 틸팅 각도를 조절 가능한 것을 특징으로 하는 6축 다관절 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연결 링크는 상기 직선 왕복 구동부와 상기 적어도 하나의 틸팅 브래킷에 각각 자유 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 6축 다관절 로봇.
5. 제3항에 있어서,
   상기 직선 왕복 구동부는 볼 스크루 또는 LM 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 6축 다관절 로봇.
   

Images