KR100239370B1

KR100239370B1 - Robot joint using supersonic wave motor

Info

Publication number: KR100239370B1
Application number: KR1019970015072A
Authority: KR
Inventors: 최유영
Original assignee: 배길성; 삼성광주전자주식회사
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2000-04-01
Also published as: KR19980077810A

Abstract

본 발명은 로봇 아암과 아암의 결합 부분에 초음파 모터를 설치하여 로봇 아암이 초음파 모터에 의해 형성하는 원추 형상의 궤적내부에서 임의의 작업지점으로의 신속 정확하게 이동 가능하도록 한 초음파 모터를 이용한 로봇 관절에 관한 것이다.The present invention provides a robot joint using an ultrasonic motor in which an ultrasonic motor is installed at a joint portion between the robot arm and the arm, so that the robot arm can move quickly and accurately to an arbitrary working point in a conical locus formed by the ultrasonic motor. It is about.

본 발명에 의하면, 아암과 아암이 상호 결합되어 일측 아암에 대해 타측 아암이 상대 운동하도록 형성된 로봇아암의 관절에 있어서, 일측 아암의 단부에는 구면을 가진 작동부가 형성되어 있으며, 타측 아암의 단부에는 작동부가 결합되는 수용부가 형성되어 있고, 수용부에는 작동부의 외측에 초음파 파동을 가함으로써 작동부를 회동시키기 위한 초음파 모터가 설치되어 아암의 움직임을 제약하지 않음으로써, 작업 속도를 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, in the joint of the robot arm is formed so that the arm and the arm is coupled to each other so that the other arm relative to the one arm, the end of one arm is formed with a spherical operating portion, the end of the other arm is operated An accommodating part is formed to be coupled, and the accommodating part is provided with an ultrasonic motor for rotating the actuating part by applying an ultrasonic wave to the outside of the actuating part so that the movement of the arm is not restricted, thereby improving the working speed.

Description

초음파 모터를 이용한 로봇 아암의 관절Joint of Robot Arm Using Ultrasonic Motor

본 발명은 초음파 모터를 이용한 로봇 아암의 관절에 관한 것으로, 특히 로봇 아암의 관절(joint) 부분에 초음파 모터를 설치하여, 로봇 아암이 초음파 모터에 의해 형성하는 원추 형상의 궤적내부에서 임의의 작업지점으로의 신속 정확하게 이동 가능하도록 한 초음파 모터를 이용한 로봇 아암의 관절에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a joint of a robot arm using an ultrasonic motor, and in particular, by installing an ultrasonic motor at a joint part of the robot arm, an arbitrary working point in the conical locus formed by the ultrasonic motor by the robot arm. It relates to a joint of a robot arm using an ultrasonic motor that can be moved quickly and accurately.

널리 공지된 바와 같이, 최근 각종 다양한 센서 및 제어 기술의 개발에 힘입어 인간만이 가능한 기능을 대신하여 정밀하며, 반복적인 작업을 신속하게 처리하는 로봇 기술이 급속히 발전하고 있다.As is well known, robot technology for rapidly and precisely processing repetitive tasks has been rapidly developed in recent years due to the development of various various sensor and control technologies.

이와 같은 로봇 기술에 의해 생산된 로봇은 청정 환경 및 정밀한 제어를 요구하는 반도체 제조 설비 및 산업상 재해가 발생하기 쉬우며, 인간이 적응하기 힘든 환경에서 각종 작업을 진행하게 되는 바, 이와 같은 작업을 로봇이 진행하기 위해서는 작업 대상물을 이동시키거나, 치공구를 작업 대상물까지 이동시키기 위한 로봇 아암(robot arm)의 장착이 필수적이다.Robots produced by such robotic technologies are prone to semiconductor manufacturing facilities and industrial disasters that require clean environment and precise control, and work in various environments that are difficult for humans to adapt. In order for the robot to proceed, it is necessary to mount a robot arm for moving a work object or moving a tool to the work object.

예를 들자면, 반도체 제조 설비에서 매우 미세한 충격에도 손상 받기 쉬운 반도체 소자가 집적되는 순수 실리콘 웨이퍼가 다수개 적재되어 있는 웨이퍼 케리어(wafer carrier)를 이송시키는 웨이퍼 케리어 이송 로봇, 이송된 웨이퍼를 한 장씩 이송하는 로봇 블레이드(robot blade), 각종 생산 공장에서 완성된 제품을 적재 및 반출시키는 로봇등에는 모두 기 언급한 로봇 아암이 형성되어 있다.For example, a wafer carrier transfer robot that transfers a wafer carrier in which a plurality of pure silicon wafers are stacked in which semiconductor devices are susceptible to damage even at a very small impact in a semiconductor manufacturing facility. The robot blade mentioned above, the robot arm which loads and unloads the finished product in various production plants, etc., are all formed with the above-mentioned robot arm.

이와 같은 종래의 로봇중 반도체 웨이퍼 카세트를 이송하는 이송 로봇을 일례로 이를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A transfer robot for transferring a semiconductor wafer cassette among such a conventional robot will be described with reference to the accompanying drawings as an example.

도 1에 도시된 바와 같이 이송 로봇(100)은 전체적으로 보아 레일(10)을 따라 로봇(20)을 이송시키는 반송부(30)와, 반송부(30)의 상면에 설치된 로봇(20)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the transfer robot 100 generally includes a transfer unit 30 for transferring the robot 20 along the rail 10, and a robot 20 installed on an upper surface of the transfer unit 30. It is.

이들중 로봇(20)은 도 2에 확대 도시된 바와 같이 다수개의 아암으로 구성된 로봇 아암(21)(22)(24)과, 이 로봇 아암과 로봇 아암을 상호 연결 및 소정 각도로 회동시키는 구동원이 설치되어 있는 관절(joint;21a,22a,24a)로 구성되어 있다.Among them, the robot 20 includes robot arms 21 and 22 and 24 composed of a plurality of arms, as shown in an enlarged view of FIG. 2, and a driving source for interconnecting the robot arm and the robot arm at a predetermined angle. It consists of the joints 21a, 22a, 24a which are provided.

이들의 개별적인 구성 및 결합 관계를 살펴보면, 이송 로봇(100)의 반송부(30)의 상면에는 반송부(30)에 로봇(20)을 고정시키기 위해 원통 형상으로 도면상의 좌표계중 XY 평면상에서 선회하는 제 1 선회 아암(25)이 형성되어 있고, 이 제 1 선회 아암(25)의 단부에 형성된 관절부(21a)에의해서 연결 아암(21)이 제 1 선회 아암(20)과 연결되어 있다.Looking at their individual configuration and coupling relationship, in order to fix the robot 20 to the transfer unit 30 on the upper surface of the transfer unit 30 of the transfer robot 100 to rotate on the XY plane of the coordinate system on the drawing in a cylindrical shape The 1st turning arm 25 is formed and the connection arm 21 is connected with the 1st turning arm 20 by the joint part 21a formed in the edge part of this 1st turning arm 25. As shown in FIG.

이 연결 아암(21)은 로봇(20)의 작업 범위 및 로봇(20)의 사용 목적상 2 개 이상이 관절에 의해 연결하는 것 또한 가능하며, 이 연결 아암(21)(22)들은 도면상의 좌표계중 XZ 또는 YZ 평면에서만 회동되는 바, 이 관절부(21a)(22a)(24a)에는 모터와 같은 구동원이 직접 결합되어 있어 이 모터의 축 방향에 의해 관절부의 움직임이 일정 좌표 평면에서밖에 움직이지 못하는데 그 원인이 있다.The connecting arms 21 can also be connected by two or more joints for the working range of the robot 20 and the purpose of using the robot 20, and these connecting arms 21 and 22 are coordinate systems in the drawing. Since only the XZ or YZ plane is rotated, the joints 21a, 22a and 24a are directly coupled with a driving source such as a motor, so that the movement of the joints can only move in a certain coordinate plane by the axial direction of the motor. There is a cause.

이와 같은 연결 아암에는 웨이퍼가 적재된 웨이퍼 카세트(미도시)의 턱부를 움켜쥐도록 로봇 핸드와 같은 그립퍼(GRIPER;24d)가 부착된 구동 아암(24)이 설치된다.Such a connecting arm is provided with a driving arm 24 to which a gripper (GRIPER) 24d such as a robot hand is attached so as to grab the jaw of a wafer cassette (not shown) on which the wafer is loaded.

이 구동 아암(24)은 다시 다수개의 서브 아암(24c)(24b)(24a)들로 구성되어 있는 바, 이 구동 아암(24)의 일측은 그립퍼(24d)가 설치되어 있고, 그립퍼(24d)에는 그립퍼(24d)를 도면상의 XY 평면으로 회동시키는 제 2 선회 아암(24e)이 형성되어 있으며, 이 제 2 선회 아암(24e)은 다시 그립퍼(24d)를 XZ 평면으로 회동시키는 관절(24a)을 매개로 제 3 선회 아암(24b)와 결합되어 있다.The driving arm 24 is composed of a plurality of subarms 24c, 24b and 24a, and one side of the driving arm 24 is provided with a gripper 24d and a gripper 24d. The second pivoting arm 24e for pivoting the gripper 24d in the XY plane on the drawing is formed, and the second pivoting arm 24e again provides a joint 24a for pivoting the gripper 24d in the XZ plane. It is coupled with the 3rd turning arm 24b by the medium.

이 제 3 선회 아암(24b)의 타측단은 기 언급한 연결 아암(22)과 결합되도록 제 4 선회 아암(24c)이 결합되어 있다.The other end of the third pivoting arm 24b is coupled to the fourth pivoting arm 24c so as to be engaged with the aforementioned connecting arm 22.

이와 같은 다수개의 선회 아암과, 기 언급한 연결 아암을 구동시키기 위해서 각각의 아암을 연결하는 관절부(21a)(22a)(24a)에는 각각의 아암을 개별적으로 구동시키는 별도의 구동원(미도시)이 설치되어 있다.Such a plurality of turning arms and joint portions 21a, 22a and 24a connecting the respective arms to drive the aforementioned connecting arms have separate driving sources (not shown) for individually driving the respective arms. It is installed.

또한, 아암의 구동은 아암의 구동원과 연결되어 있는 제어 유닛(미도시)의 제어 신호에 의한다.In addition, the driving of the arm is based on a control signal of a control unit (not shown) connected to the driving source of the arm.

한편, 아암을 구동시키는 구동원으로는 주로 AC 서보 모터나, DC 서보 모터가 사용되며 이와 같은 서보 모터들은 모두 정밀 제어용 모터가 사용되는 바, 특히 기동 정지시에도 유지 토크가 크고, 디지털 신호에 의해 제어가 가능한 스태핑 모터(미도시)가 사용되기도 한다.On the other hand, AC servo motors or DC servo motors are mainly used as driving sources for driving the arms, and all of these servo motors use precision control motors. A stepping motor (not shown) that can be used is also used.

그러나, 이와 같은 종래의 로봇의 아암과 아암을 결합하고 있는 관절에 의해 로봇을 구성하고 있는 단위 아암은 X, Y, Z축으로 이루어진 소정 공간 즉 XY, YZ, ZX 평면중 하나의 로봇 관절에 의해서는 임의의 어느 한 평면 이외의 평면으로는 그 이동이 불가능하고, 소정 공간의 특정 부분으로 로봇 아암을 움직이기 위해서는 다수의 관절에 의해 방향 전환을 필요로 하여, 원하는 작업을 위해 필수적으로 필요한 이 아암을 구동시키기 위한 구동원 및 이 다수의 구동원을 제어하기 위해서는 매우 복잡한 제어 회로를 필요하여 이로 인해 생산 원가의 상승 및 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.However, the unit arm constituting the robot by the joint of the arm and the arm of such a conventional robot is defined by a robot joint in one of the XY, YZ, and ZX planes of a predetermined space composed of X, Y, and Z axes. The arm cannot be moved in any plane other than any one plane, and in order to move the robot arm to a specific part of a predetermined space, the arm is required to be redirected by a number of joints, and this arm is necessary for a desired work. In order to control the driving source and a plurality of the driving source for driving the very complicated control circuit is required, which causes a problem of rising production cost and productivity.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 관절의 단부에 부착된 로봇 핸드가 소정 직경을 갖는 원추 궤적을 형성하여 이 원 궤적 내부의 임의의 작업점에서 로봇 핸드가 자유롭게 작업하도록 로봇 관절에 초음파 모터를 설치한 로봇 관절을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to form a conical trajectory having a predetermined diameter by a robot hand attached to an end of a joint, so that any working point inside the circular trajectory is formed. The present invention provides a robot joint in which an ultrasonic motor is installed in the robot joint so that the robot hand can work freely.

도 1은 종래의 로봇을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a conventional robot.

도 2는 종래의 로봇중 로봇 아암 부분을 도시한 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a robot arm portion of a conventional robot.

도 3은 본 발명에 적용된 초음파 모터의 일례를 도시한 분해 사시도.Figure 3 is an exploded perspective view showing an example of the ultrasonic motor applied to the present invention.

도 4는 본 발명에 적용된 초음파 모터의 또다른 일례를 도시한 사시도.Figure 4 is a perspective view showing another example of the ultrasonic motor applied to the present invention.

도 5는 도 4의 진동 피스를 도시한 사시도.5 is a perspective view of the vibrating piece of FIG. 4;

도 6는 본 발명에 의한 로봇 관절을 도시한 단면도.6 is a sectional view showing a robot joint according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

150 : 구동 아암 160 : 연결 아암150: driving arm 160: connecting arm

200 : 제 1 초음파 모터 300 : 제 2 초음파 모터200: first ultrasonic motor 300: second ultrasonic motor

500 : 로봇 관절 510 : 작동부500: robot joint 510: operating part

520,530 : 수용부520,530: receptacle

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 초음파 모터를 이용한 로봇 관절은 아암과 아암이 상호 결합되어 일측 아암에 대해 타측 아암이 상대 운동하도록 형성된 로봇아암의 관절에 있어서, 일측 아암의 단부에는 구면을 가진 작동부가 형성되어 있으며, 타측 아암의 단부에는 상기 작동부가 결합되는 수용부가 형성되어 있고, 상기 수용부에는 상기 작동부의 외측에 초음파 파동을 가함으로써 상기 작동부를 회동시키기 위한 초음파 모터가 설치되는 것을 특징으로 한다.The robot joint using the ultrasonic motor for achieving the object of the present invention is a joint of the robot arm formed so that the arm and the arm is coupled to each other relative movement with respect to one arm, the end of one arm has a spherical An operating part is formed, and an end of the other arm is formed with a receiving part to which the operating part is coupled, and the receiving part is provided with an ultrasonic motor for rotating the operating part by applying an ultrasonic wave to the outside of the operating part. do.

이와 같은 초음파 모터가 적용된 로봇 관절을 일례로 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같으며, 종래와 동일한 아암에 대해서는 그 중복된 설명을 생략하기로 하며 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 명칭과 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.Referring to the configuration of the present invention using the robot joint to which the ultrasonic motor is applied as an example, the following description will be omitted for the same arm as in the prior art, the same name and the same reference numerals for the same parts as the prior art. Let's use.

도 6는 본 발명에 의한 초음파 모터를 이용한 로봇 관절중 목적하고자 하는 작업을 진행하기 위해 일측에 그립퍼(미도시)가 부착된 구동 아암을 일례로 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing an example of a driving arm with a gripper (not shown) attached to one side in order to proceed to the desired operation of the robot joint using the ultrasonic motor according to the present invention.

본 발명에 의한 초음파 모터를 이용한 로봇 관절은 크게 보아 상호 결합되어 상대운동하는 아암(150)(160)들과, 이 아암(150)(160)을 상호 결합하는 로봇 관절 (500) 및 아암을 구동시키는 초음파 모터(200)(300)로 구성되어 있다.Robot joints using an ultrasonic motor according to the present invention are largely coupled to each other to move the arm 150, 160 and relative movement, the robot joint 500 and the arm to couple the arm 150, 160 mutually It consists of an ultrasonic motor 200, 300 to.

여기서, 초음파 모터는 물질의 표면으로 전해지는 파동을 이용한 모터로 이를 도 3에 도시하였다.Here, the ultrasonic motor is a motor using a wave transmitted to the surface of the material is shown in FIG.

도 3의 초음파 모터(200)에는 초음파를 발생하는 압전 세라믹 부재(210)가 통상 이용되는 바, 이것은 진동 발생원으로서 외부에서 인가되는 전계의 세기에 따라 수축과 팽창을 교대로 하여 이 진동 발생원에 의해 소정 주파수를 갖는 초음파가 발생되는 것이다.The ultrasonic motor 200 of FIG. 3 generally uses a piezoelectric ceramic member 210 that generates ultrasonic waves, which are alternately contracted and expanded according to the strength of an electric field applied from the outside as a vibration generating source. Ultrasound having a predetermined frequency is generated.

이와 같이 압전 세라믹 부재(210)에서 발생하는 초음파를 회전력으로 변환하여 회전시키고자 하는 회전체를 정밀 회전 시키도록하는 초음파 모터(200)는 고정자인 도너츠형의 고정자 철심(220)과, 인가되는 전계의 세기에 따라 수축과 팽창을 하여 진동을 일으키는 압전 세라믹 부재(210)와, 상기 고정자 철심(220)에 와인딩(winding)되며 상기 전계를 발생시키기 위한 전류가 흐르게 되는 고정자 권선(230)과, 상기 고정자 상부에 위치되어 압전 세라믹 부재(210)의 진동에 따라 발생한 진행파에 의해 회동 운동하는 로터(미도시)를 구비하여 이루어진다.As described above, the ultrasonic motor 200 converting ultrasonic waves generated from the piezoelectric ceramic member 210 into rotational force to precisely rotate the rotor to be rotated includes a donut-shaped stator iron core 220 which is a stator, and an applied electric field. A piezoelectric ceramic member 210 which contracts and expands according to the intensity of the vibration to generate vibration, a stator winding 230 which is wound on the stator iron core 220 and a current flows to generate the electric field; It is provided with a rotor (not shown) positioned on the stator to rotate by the traveling wave generated by the vibration of the piezoelectric ceramic member 210.

또한, 압전 세라믹 부재(210)의 상면과 하면에는 소정 전극으로 작용하는 은(銀)판 부재(240a)(240b)를 더 포함하여 이루어지며, 여기서 은판 부재(240a)(240b)는 고정자 권선(230)에 인가되는 전원의 상(Ccosωt;A 상, Csinωt;B 상, GND; 접지)을 달리하는 분극용 절편들로 형성되어 있다.Further, the upper and lower surfaces of the piezoelectric ceramic member 210 further include silver plate members 240a and 240b serving as predetermined electrodes, wherein the silver plate members 240a and 240b are stator windings ( It is formed of polarization fragments different in phase (Ccosωt; A phase, Csinωt; B phase, GND; ground) of a power source applied to 230.

도 4의 초음파 모터(300)는 도 3에서와 같이 로터를 회동시키는 초음파 모터(200)의 구조와는 달리 압전 세라믹 부재(310)의 상면에 웨지 형상(wedge-shape;쐐기 형상)으로 그 끝단이 소정 경사면을 갖는 진동 피스(vibrator piece;320)를 부착하고, 이 진동 피스(320)에 회전 대상물을 소정 압력으로 접촉하도록 하여, 이 진동 피스(320)에 의해 일방향으로 타원 궤적을 그리는 진동을 발생시켜 회전 대상물(330)을 소정 방향으로 직선 운동시키는 일종의 리니터 초음파 모터(liner ultrasonic motor;300)인 것이다.Unlike the structure of the ultrasonic motor 200 which rotates the rotor as shown in FIG. 3, the ultrasonic motor 300 of FIG. 4 has a wedge-shape (wedge shape) on the top surface of the piezoelectric ceramic member 310. A vibrator piece 320 having this predetermined inclined surface is attached, and the rotating object is brought into contact with the vibrating piece 320 at a predetermined pressure, so that the vibration drawing the elliptic trajectory in one direction is performed by the vibrating piece 320. It is a kind of liner ultrasonic motor (300) to generate and linearly move the rotating object 330 in a predetermined direction.

리니어 초음파 모터의 진동 피스 부분을 도 5에 도시하였다.The vibration piece portion of the linear ultrasonic motor is shown in FIG.

다시 도 6에서 이와 같은 초음파 모터(200)(300)에 의해 아암(150)과 아암(160)을 결합 및 구동시키는 로봇 관절(500)은 크게 보아 구면을 갖는 구동부 및 구동부와 결합되는 수용부로 구성되어 있다.6 again, the robot joint 500 which couples and drives the arm 150 and the arm 160 by the ultrasonic motors 200 and 300 as described above is composed of a driving part having a spherical shape and a receiving part coupled to the driving part. It is.

여기서, 구동부는 소정 직경을 갖는 강구(510)로써, 이 강구(510)는 아암(150)의 일측 단부와 용접, 나사등의 방법에 의해 결합되어 있는 것이다.Here, the driving unit is a steel ball 510 having a predetermined diameter, and the steel ball 510 is coupled to one end of the arm 150 by a method such as welding or a screw.

이와 같이 아암(150)의 일측단부와 결합되어 있는 강구(510)의 외주에는 강구와 결합하여 힌지를 형성하는 수용부가 형성되어 있는 바, 이 수용부는 다시 제 1 수용부(520)와 제 2 수용부(530)로 나뉘어진다.Thus, the outer periphery of the steel ball 510 which is coupled to one side end of the arm 150 is formed with a receiving portion to form a hinge in combination with the steel ball, the receiving portion is again the first receiving portion 520 and the second receiving It is divided into the unit 530.

제 1 수용부(520)는 그 내측면이 강구(510)의 곡률과 동일한 반구홈으로 형성되어 있고, 이 반구홈의 중앙 부분은 다시 소정 직경으로 개구되어 있다.The first accommodating portion 520 is formed with a hemispherical groove whose inner surface is the same as the curvature of the steel ball 510, and the central portion of the hemisphere groove is again opened to a predetermined diameter.

제 2 수용부(530) 또한 그 내측면이 강구(510)의 곡률과 동일한 반구홈이 형성되어 상기 제 1 수용부(520)와 제 2 수용부(530)를 고정 볼트(540)(545)에 의해 결합하였을 때, 그 내측에 위치하는 강구(510)는 외부로 이탈되지 않고 이 제 1 수용부(520)와 제 2 수용부(530)에 의해 지지 및 수용부 내부에서 유동되는 것으로, 강구(510)의 표면과 수용부의 내측면 사이의 미소 공간에는 윤활 작용을 하는 소정 유체가 채워지며, 제 1 수용부(520)의 개구부에는 이 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 실링부(sealing;525)가 형성되어 있는 것이다.The second accommodating part 530 is also formed with a hemispherical groove whose inner surface is the same as the curvature of the steel ball 510 so as to fix the first accommodating part 520 and the second accommodating part 530 with bolts 540 and 545. When coupled by, the steel balls 510 located inside thereof are supported by the first accommodating part 520 and the second accommodating part 530 without being separated outwardly, and flow within the accommodating part. The microcavity between the surface of the 510 and the inner surface of the receiving portion is filled with a predetermined lubricating fluid, and the opening of the first receiving portion 520 seals to prevent the fluid from flowing out. ; 525) is formed.

이와 같은 제 1 수용부(520) 및 제 2 수용부(530)중 제 2 수용부(530)에는 기 언급한 초음파 모터(200; 제 1 초음파 모터)의 고정자 내경이 강구(510)의 원주에 끼워져 강구(510)를 아암(160)의 축 방향으로 회전시키도록 초음파 모터 고정홈(535)이 형성되어 있다.In the second accommodating part 530 of the first accommodating part 520 and the second accommodating part 530, the inner diameter of the stator of the ultrasonic motor 200 (the first ultrasonic motor) mentioned above is located at the circumference of the steel ball 510. An ultrasonic motor fixing groove 535 is formed to be fitted to rotate the steel ball 510 in the axial direction of the arm 160.

또한, 제 2 수용부(530)에는 축 방향으로만 회동하는 강구(510)의 회전 방향을 가변시키는 웨지 타입 제 2 초음파 초음파 모터(300)를 설치하기 위해 아암(160)의 축과 평행하되 강구의 중심으로부터 소정 간격 이격된 곳에 웨지 타입 제 2 초음파 모터(300)의 형상과 동일한 웨지 타입 초음파 모터 결합홈(535)이 적어도 2 곳 이상 형성되는 바, 적어도 2 곳 이상 웨지 타입 제 2 초음파 모터(300)를 설치하는 이유는 웨지 타입 제 2 초음파 모터(300)를 1 개만 설치하였을 때 강구(510)는 어느 일측 방향으로만 회동할 수밖에 없기 때문에 적어도 2 개 이상을 설치하는 것이다.In addition, the second accommodating portion 530 is parallel to the axis of the arm 160 to install a wedge type second ultrasonic ultrasonic motor 300 for varying the rotation direction of the steel ball 510 which rotates only in the axial direction. At least two wedge type ultrasonic motor coupling grooves 535 having the same shape as the shape of the wedge type second ultrasonic motor 300 are formed at a distance from the center of the wedge type second ultrasonic motor 300. The reason why the 300 is installed is to install at least two or more steel balls 510 because only one wedge type second ultrasonic motor 300 is installed in any one direction.

이와 같이 형성된 로봇 관절(500)중 제 2 수용부(530)와 아암(160)은 고정 볼트(165)에 의해 고정 되어 하나의 로봇 관절을 형성한게 된다.The second accommodating part 530 and the arm 160 of the robot joint 500 formed as described above are fixed by the fixing bolt 165 to form one robot joint.

한편, 기 언급한 제 1 초음파 모터(200) 및 웨지 타입의 제 2 초음파 모터(300)는 모두 중앙제어장치(CPU;600)에 연결되어 중앙제어장치(600)에 의해 입력된 제어 신호에 의해 제 1, 제 2 초음파 모터(200)(300)의 구동/정지 및 회동 속도 등이 결정된다.Meanwhile, the aforementioned first ultrasonic motor 200 and the wedge-type second ultrasonic motor 300 are both connected to a central control unit (CPU) 600 and are controlled by a control signal input by the central control unit 600. The driving / stopping and rotation speeds of the first and second ultrasonic motors 200 and 300 are determined.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 초음파 모터를 이용한 로봇 관절의 관절 움직임을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The joint motion of the robot joint using the ultrasonic motor according to the present invention configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.

작업대상물(taget)을 이동시키거나 작업 대상물을 집을 때, 중앙제어장치(600)는 아암(150)의 그립퍼(미도시)의 위치를 결정하기 위해 센서(미도시)에 의해 입력된 센서신호를 처리하여 처리된 제어 신호를 선회 아암에 인가하여 선회 아암이 소정 각도로 회동하여 그립퍼와 작업 대상물이 대향되도록 한다.When moving the workpiece or picking up the workpiece, the central control unit 600 receives the sensor signal input by the sensor (not shown) to determine the position of the gripper (not shown) of the arm 150. The processed and processed control signal is applied to the swinging arm so that the swinging arm rotates at a predetermined angle so that the gripper and the work object face each other.

일단, 이와 같이 그립퍼와 작업 대상물이 대향한 상태가 되면, 중앙제어장치(600)는 작업 대상물의 정확한 위치로 그립퍼를 이동시키기 위해 작업 대상물의 정확한 위치를 각종 센서에 의해 입력받는다.Once the gripper and the work object are in such a state as to face each other, the central controller 600 receives the correct position of the work object by various sensors to move the gripper to the correct position of the work object.

중앙제어장치(600)가 정확한 작업 대상물의 위치를 판단하면, 중앙 제어장치(600)는 먼저, 2 개 이상의 웨지 타입 제 2 초음파 모터(300)중 어느 하나에 제어 신호를 인가하여 상기 아암(160)과 아암(150)이 상대적으로 이루고 있는 기울기를 가변시킨 후, 제 1 초음파 모터(200)에 다시 제어 신호를 인가하여 소정 기울기를 갖는 아암(150)을 회동시켜 이로 인해 그립퍼(미도시)는 회동하면서 작업 대상물을 집거나 옮기게 된다.When the central control unit 600 determines the correct position of the work object, the central control unit 600 first applies a control signal to any one of two or more wedge-type second ultrasonic motors 300 to the arm 160. ) And the inclination of the arm 150 are relatively changed, and then the control signal is applied to the first ultrasonic motor 200 again to rotate the arm 150 having a predetermined inclination, thereby causing the gripper (not shown) As you rotate, you pick up or move the object.

상기 일실시예에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제 1 초음파 모터(200)와 웨지타입의 제 2 초음파 모터(300)가 순차적으로 작동하는 것을 나타냈지만, 이는 제어의 방식에 관한 것으로 본 발명을 다른 제어방식에 의해 상기 실시예를 살펴보면 중앙제어장치(600)가 작업 대상물의 위치를 판단한 후, 제 1 초음파 모터(200)와 웨지 타입의 제 2 초음파 모터(300)를 동시에 구동하여 그립퍼를 작업 대상물의 위치로 곧바로 이동하여 작업을 진행한다.In the above embodiment, the first ultrasonic motor 200 and the wedge-type second ultrasonic motor 300 are sequentially operated in order to facilitate the understanding of the present invention. However, the present invention relates to a method of control. Referring to the above embodiment by the control method, after the central controller 600 determines the position of the work object, the gripper is driven by simultaneously driving the first ultrasonic motor 200 and the wedge type second ultrasonic motor 300. Go straight to the location and proceed.

또한, 본 발명에서는 구동 아암와 연결 아암의 관절 부분을 바람직한 일례로 살펴보았지만 연결 아암과 연결 아암의 관절에도 본 발명을 적용할 수 있음은 당연한 일이다.In addition, although the present invention looks at the joint portion of the driving arm and the connecting arm as a preferred example, it is natural that the present invention can be applied to the joint of the connecting arm and the connecting arm.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 그립퍼(또는 로봇 핸드)가 부착된 구동 아암과, 구동 아암과 연결된 연결 아암의 관절부분에 강구 형상의 작동부를 형성하고 이 작동부를 초음파 모터에 의해 구동하여, 구동 아암의 움직임을 제약하지 않음으로써 생산성을 향상시키는 효과가 있다.As described in detail above, the driving arm to which the gripper (or the robot hand) is attached and the joint part of the connecting arm connected to the driving arm are formed with a steel ball-shaped operating part and driven by the ultrasonic motor to move the driving arm. There is an effect of improving the productivity by not restricting.

Claims

아암과 아암이 상호 결합되어 일측 아암에 대해 타측 아암이 상대 운동하도록 형성된 로봇아암의 관절에 있어서, 일측 아암의 단부에는 구면을 가진 작동부가 형성되어 있으며, 타측 아암의 단부에는 상기 작동부가 결합되는 수용부가 형성되어 있고, 상기 수용부에는 상기 작동부의 외측에 초음파 파동을 가함으로써 상기 작동부를 회동시키기 위한 초음파 모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 아암의 관절.In a joint of a robot arm, in which an arm and an arm are coupled to each other so that the other arm moves relative to one arm, an end portion of the one arm is provided with a spherical actuating portion, and the end portion of the other arm is accommodated with the actuating portion coupled thereto. And an ultrasonic motor for rotating the operating unit by applying an ultrasonic wave to the outer side of the operating unit.

제 1항에 있어서, 상기 수용부에는 상기 작동부를 원주 방향으로 회동시키기 위한 제 1 초음파 모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 아암의 관절.The joint of the robot arm according to claim 1, wherein the accommodating part is provided with a first ultrasonic motor for rotating the operating part in the circumferential direction.

제 1항에 있어서, 상기 수용부에는 상기 작동부를 상기 아암의 축 방향으로 회동시키기 위한 제 2 초음파 모터가 적어도 2 개소 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 아암의 관절.The joint of the robot arm according to claim 1, wherein at least two second ultrasonic motors are provided in the accommodation portion to rotate the operation portion in the axial direction of the arm.

제 3항에 있어서, 상기 제 2 초음파 모터는 상기 작동부를 일방향으로 회전시키기 위해 경사면을 갖는 막대 형상의 팁(tip)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 아암의 관절.The joint of claim 3, wherein the second ultrasonic motor has a rod-shaped tip having an inclined surface for rotating the operation part in one direction.