KR100342254B1

KR100342254B1 - 중량편재 보상용 밸런싱부를 갖는 하물 적재용 로봇

Info

Publication number: KR100342254B1
Application number: KR1019990024364A
Authority: KR
Inventors: 김성권; 성학경
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2002-06-27
Also published as: CN1279147A; CN1088643C; JP3142536B2; JP2001002398A; KR20010003877A

Abstract

하물 적재용 로봇은 로봇본체상에 설치된 적재부와, 적재부의 중량 편재를 상쇄시키기 위한 밸런싱부를 가진다. 적재부는 로봇본체상의 고정부로부터 로봇본체의 외측의 적재위치로의 위치이동이 가능한 적재플레이트를 구비하고 있다. 적재플레이트가 적재위치로 이동될 경우, 이와 동시에 밸런싱부는 적재플레이트의 이동 방향에 반대방향으로 이동된다. 따라서, 적재플레이트에 하물이 적재될 경우 발생하는 중량편재는 밸런싱부에 의해 상쇄되고, 이에 따라 로봇이 넘어질 우려가 없게 된다.

Description

중량편재 보상용 밸런싱부를 갖는 하물 적재용 로봇{LOADING ROBOT HAVING A BALANCING PART}

본 발명은 하물 적재용 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 중량이 큰 하물의 적재시 로봇이 넘어지지 않도록 하물의 중량 편재를 보상시킬 수 있는 밸런싱 장치를 구비한 하물 적재용 로봇에 관한 것이다.

산업계에서는 제품의 생산에 필요한 하물을 효과적으로 운반하기 위해 다양한 종류의 하물 적재용 로봇이 사용되고 있다. 이러한 로봇은 일반적으로 로봇 자체의 동작을 위한 로봇본체와, 로봇본체 위에 설치되어 하물을 적재하는 적재플레이트를 가지고 있다. 작업자가 로봇에 하물을 적재하는 작업을 용이하게 수행할 수 있도록, 하물 적재시 적재플레이트는 로봇본체로부터 외측으로 이동되어 적재위치에 놓이게 된다. 적재플레이트가 적재위치에 놓인 상태에서 작업자는 하물을 적재부에 적재시키며, 하물의 적재가 완료되면 적재플레이트는 다시 로봇본체 상부로 이동된다. 그 후 하물을 실은 로봇은 스스로 이동하여 하물을 원하는 위치로 이동시키고 (또는 로봇본체가 하물을 실은 적재플레이트를 원하는 위치로 이동시키고), 작업자가 하물을 용이하게 내려놓기 위하여 전술한 바와 같이 적재플레이트는 다시 적재위치로 이동되게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 일반적인 하물 적재용 로봇에서는, 적재플레이트가 적재위치로 이동된 상태에서 적재플레이트에 중량이 큰 하물, 예컨데 LCD패널캐리어 (LCD Panel Carrier) 또는 플랫패널 디스플레이용 캐리어 (Flat Panel Display Carrier) 등과 같은 하물을 적재시킬 경우, 하물의 중량에 의해 로봇에 큰 모우멘트가 걸리게 된다. 따라서, 적재플레이트 쪽으로 중량이 크게 편재되게 되고 로봇이 넘어질 우려가 있게 된다. 특히, 무인차와 같이 지면에 고정되지 않고이동이 가능한 하물 적재용 로봇의 경우에는, 큰 모우멘트가 걸릴 경우 로봇이 넘어질 우려가 더욱 크게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 적재플레이트에 하물이 적재될 경우 발생하는 중량의 편재를 상쇄함으로써, 중량이 큰 하물을 적재할 경우에도 로봇이 넘어지지 않고 적재 작업을 안정적으로 수행할 수 있는 하물 적재용 로봇을 제공하는 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 하물 적재용 로봇의 사시도,

도 3은 도1 및 도 2에 도시된 하물 적재용 로봇의 부분확대 측단면도,

도 4는 도 3의 평단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하물 적재용 로봇의 평단면도, 그리고

도 6은 도 5의 동력전달부위를 도시한 측면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 로봇본체 25 : 하물

30 : 고정부 40 : 적재부

45 : 제1랙 53 : 균형추

55 : 제2랙 61 : 제1피니언

62 : 제2피니언 73 : 풀리

75 : 구동모터

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하물 적재용 로봇은, 로봇본체; 상기 로봇본체에 고정되는 고정부와 상기 로봇본체로부터 이격된 적재위치간의 위치이동이 가능한 적재플레이트를 구비한 적재부; 상기 로봇본체에 접근 및 이격 가능하도록 설치된 밸런싱부; 상기 밸런싱부가 상기 로봇본체에 접근 및 이격되도록 구동하는 밸런싱부구동수단; 상기 밸런싱부의 이동속도보다 큰 속도로 상기 적재플레이트가 상기 고정부와 상기 적재위치간을 위치이동하도록 구동하는 적재부구동수단; 및 상기 적재플레이트가 상기 적재위치로 이동시 상기 밸런싱부가 상기 적재플레이트의 이동방향에 반대방향으로 이동되도록 상기 밸런싱부구동수단과 상기 적재부구동수단을 제어하여, 상기 적재플레이트상에 적재되는 하물에 의한 중량 편재를 상쇄시키는 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 적재부에 연동하여 상기 적재부와 다른 이동속도로 상기 밸런싱부가 구동되도록 상기 밸런싱부구동수단과 상기 적재부구동수단을 제어하는 것이 바람직하다.또한, 상기 적재부구동수단은, 상기 적재부와 연결된 제1랙; 및 제1직경을 가지고 상기 제1랙에 치합되는 제1피니언을 포함하고, 상기 밸런싱부구동수단은, 상기 밸런싱부와 연결된 제2랙; 및 상기 제1직경보다 큰 제2직경을 가지고 상기 제2랙과 치합되는 제2피니언을 포함하며, 상기 적재부구동수단과 상기 밸런싱부구동수단은 상기 제1피니언 및 상기 제2피니언을 동시에 정역구동시키는 구동모터를 더 포함한다. 한편으로는, 상기 적재부구동수단은, 상기 적재부와 연결된 제1랙; 제1직경을 가지고 상기 제1랙에 치합되는 제1피니언; 및 상기 제1피니언을 정역방향으로 구동시키는 제1구동모터를 포함하고, 상기 밸런싱부구동수단은, 상기 밸런싱부와 연결된 제2랙; 상기 제1직경보다 큰 제2직경을 가지고 상기 제2랙에 치합되는 제2피니언; 및 상기 제2피니언을 정역방향으로 구동시키는 제2구동모터를 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1구동모터 및 상기 제2구동모터를 제어하는데, 바람직하게는 상기 제어부는 상기 적재부에 연동하여 상기 적재부와 다른 이동속도로 상기 밸런싱부가 구동되도록 상기 제1구동모터 및 상기 제2구동모터를 제어하도록 할 수 있다.

이하에서 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 하물 적재용 로봇의 사시도이다. 본 발명에 따른 하물 적재용 로봇은 로봇본체(10), 적재부(40), 및 밸런싱부(50)로 구성되어 있다. 도 1 및 도 2는 각각 적재부(40)가 로봇본체(10) 상에 놓여진 상태 및 로봇본체(10)로부터 외측으로 이동된 상태를 도시하고 있다.

로봇본체(10)는 적재부(40)를 지지하는 기부의 역할을 하며, 이동이 용이하도록 그 하부에 다수의 바퀴(13)를 구비하고 있다. 로봇본체(10)의 내부에는 로봇의 이동에 필요한 동력발생장치와 로봇의 동작을 제어하는 제어장치 등이 설치된다. 로봇본체(10)의 상면에는 적재부(40)를 고정지지하기 위한 고정부의 기능을 하는 고정플레이트(30)가 설치되어 있으며, 적재부(40)는 이 고정플레이트(30)의 위에 설치되어 있다.

적재부(40)는 순차적으로 적층된 제1, 제2 및 제3 플레이트(41, 42, 43)로 이루어져 있으며, 각각의 플레이트들(41, 42, 43)은 상호 접하는 부위에 형성된 가이드그루브(47)와 가이드리브(48)에 의해 상호 슬라이딩 가능하게 결합되어 있다. 따라서, 적재부(40)의 각 플레이트(41, 42, 43)들은 도 1에 도시된 바와 같이 로봇본체(10) 상에 순차적으로 적층된 상태, 및 도 2에 도시된 바와 같이 로봇본체(10) 외측으로 신장되어 제3플레이트(43)가 소정의 위치(이하 '적재위치'라고 한다.)에 이동된 위치간을 이동가능하게 된다.

제3플레이트(43)는 그 위에 하물(25)이 적재되는 적재플레이트를 구성한다. 작업자는 하물을 적재플레이트(43) 상에 적재시키거나 적재플레이트(43)로부터 하물을 내려놓을 때, 필요에 따라 적재작업을 용이하게 하기 위하여 적재플레이트(43)가 도 2에 도시된 바와 같이 적재위치로 인출되도록 적재부(40)를 조작한 후 작업을 할 수 있다.

밸런싱부(50)는 로봇본체(10)에 그의 외측으로 이동가능하도록 지지되어 있는 한 쌍의 로드(54, rod), 및 로드(54)의 외측단부에 설치된 균형추(53)로 구성되어 있다. 균형추(53)는 본 발명의 소기의 목적을 달성할 수 있도록 중량이 큰 재질로 재조된다. 밸런싱부(50)는 적재부(40)의 이동선과 동일선상에서 적재부(40)와 반대 방향 외측으로 이동가능하다. 밸런싱부(50)의 이동은 로봇본체(10) 내부에 설치된 구동장치에 의해 제어되며, 밸런싱부(50)는 후술하는 바와 같이 적재부(40)에 실린 하물에 의한 중량편재를 보상하는 기능을 한다.

도 3 및 도 4는 밸런싱부(50) 및 적재부(40)를 구동하는 구동장치를 도시하고 있다. 적재부구동수단과 밸런싱부구동수단에 해당하는 구동장치는 한 쌍의 랙(45, 55), 한 쌍의 피니언(61, 62), 한 쌍의 밸트(71, 72), 및 구동모터(75)로 구성되어 있다. 구동장치는 도시않은 별도의 제어부에 의해 제어된다.

제1랙(45)은 적재부(40)의 제1플레이트(41)에 고정되어 있고, 제2랙(55)은 밸런싱부(50)의 로드(54)와 연결되어 있다. 제1랙(45)과 제2랙(55)은 각각 제1피니언(61)과 제2피니언(62)에 치합된다. 제1피니언(61)과 제2피니언(62)은 동축적으로 배치되며, 제2피니언(62)은 제1피니언(61)보다 더 큰 직경을 갖는다. 제1피니언(61)과 제1피니언(62)은 각각 제1벨트(71)와 제2벨트(72)에 의해 구동모터(75)의 풀리(75)와 연결되어 있다. 구동모터(75)로는 정역방향 구동이 가능한 모터가 사용된다.

사용자가 하물을 적재하기 위해 조작부(도시되지 않음)를 조작하면, 제어부는 조작된 신호에 따라 구동모터(75)를 제어한다. 구동모터(75)가 동작하면 제1 및 제2피니언(61, 62)이 모두 회전하게 되고, 이에 따라 제1랙(45) 및 제2랙(55)이 각각 이동된다. 따라서 제1플레이트(41)는 좌측으로 이동되고, 그리고 로드(54)와 균형추(53)는 이와 반대로 우측으로 이동된다.

도면에는 도시되어 있지 않으나, 각 플레이트들(41, 42, 43)들은 텔레스코픽 구조로 이동되도록 별도의 기구적 메커니즘에 의해 연결되어 있다. 따라서, 제1플레이트(41)가 좌측으로 이동되면 제2 및 제3플레이트(42, 43)가 각각 자신의 하부에 면한 플레이트들에 대해 좌측으로 상대이동되게 되어 도 2에 도시된 바와 같이 순차적으로 신장된다. 따라서, 제3플레이트(43)는 적재위치에 위치된다. 이러한 상태에서 작업자는 제3플레이트(43) 위에 하물(25)을 올려놓게 된다. 이때, 제3플레이트(43)에 비교적 큰 하중의 하물이 적재되더라도, 하물의 하중이 우측으로 이동된 균형추(53)에 의해 상쇄되므로, 로봇이 넘어지지 않게 된다. 따라서, 큰 중량의 하물을 적재시키는 작업을 안정적으로 수행할 수 있게 된다. 적재 작업이 끝나면 구동모터(75)는 역방향으로 구동되고, 이에 따라 하물(25)을 적재한 적재플레이트(43)와 균형추(53)가 원위치로 인입된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 본 실시예에 대한 설명에서 전술한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다.

전술한 실시예에서는 하나의 구동모터(75)에 의해 적재부(40)와 밸런싱부(50)가 동시에 구동되도록 하였으나, 본 실시예에서는 두 개의 모터(85, 95)를 이용하여 적재부(40)와 밸런싱부(50)를 개별적으로 구동한다. 즉, 제1피니언(61)은 제1벨트(71)에 의해 제1구동모터(85)의 풀리(83)와 연결되어 있고, 제1피니언(61)보다 큰 직경을 갖는 제2피니언(62)은 제2벨트(72)에 의해 제2구동모터(95)의 풀리(93)와 연결되어 있다. 따라서, 제1구동모터(85)가 동작하면 적재부(40)가 구동되게 되고, 제2구동모터(95)가 동작하면 밸런싱부(50)가 동작하게 된다. 작업자는 필요에 따라 적재부(40) 및 밸런싱부(50)의 신장속도, 즉 이동속도가 다르게 되도록 제어할 수 있다. 또한, 사용자의 조작에 따라 제어부는 제1 및 제2 구동모터(83, 93)를 동시에 제어하여 밸런싱부(50)가 적재부(40)의 신장 정도에 대응하여 적재부(40)와 다른 이동속도로 구동되도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서는, 적재부(40)를 적재위치로 이동시키거나 적재위치로부터 인입시킬 때 구동모터(75)(첫 번째 실시예의 경우) 또는 제1구동모터(85)(두 번째 실시예의 경우)를 사용하여 구동하도록 하고 있으나, 이러한 구동모터(75 또는 85) 없이 수작업으로 이동시키도록 구성할 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 중량이 큰 하물이 적재플레이트에 적재될 때 하물에 의한 중량편재가 균형추에 의해 보상되므로, 로봇이 넘어질 우려가 없고 하물의 적재작업이 안정적으로 수행될 수 있게 된다.

Claims

하물 적재용 로봇에 있어서,

로봇본체;

상기 로봇본체에 고정되는 고정부와 상기 로봇본체로부터 이격된 적재위치간의 위치이동이 가능한 적재플레이트를 구비한 적재부;

상기 로봇본체에 접근 및 이격 가능하도록 설치된 밸런싱부;

상기 밸런싱부가 상기 로봇본체에 접근 및 이격되도록 구동하는 밸런싱부구동수단;

상기 밸런싱부의 이동속도보다 큰 속도로 상기 적재플레이트가 상기 고정부와 상기 적재위치간을 위치이동하도록 구동하는 적재부구동수단; 및

상기 적재플레이트가 상기 적재위치로 이동시 상기 밸런싱부가 상기 적재플레이트의 이동방향에 반대방향으로 이동되도록 상기 밸런싱부구동수단과 상기 적재부구동수단을 제어하여, 상기 적재플레이트상에 적재되는 하물에 의한 중량 편재를 상쇄시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하물 적재용 로봇.
제 1항에 있어서,

상기 적재부구동수단은,

상기 적재부와 연결된 제1랙; 및

제1직경을 가지고 상기 제1랙에 치합되는 제1피니언을 포함하며,

상기 밸런싱부구동수단은,

상기 밸런싱부와 연결된 제2랙; 및

상기 제1직경보다 큰 제2직경을 가지고 상기 제2랙과 치합되는 제2피니언을 포함하며,

상기 적재부구동수단과 상기 밸런싱부구동수단은 상기 제1피니언 및 상기 제2피니언을 동시에 정역구동시키는 구동모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하물 적재용 로봇.
제 1항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 적재부에 연동하여 상기 적재부와 다른 이동속도로 상기 밸런싱부가 구동되도록 상기 밸런싱부구동수단과 상기 적재부구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 하물 적재용 로봇.
제 1항에 있어서,

상기 적재부구동수단은,

상기 적재부와 연결된 제1랙;

제1직경을 가지고 상기 제1랙에 치합되는 제1피니언; 및

상기 제1피니언을 정역방향으로 구동시키는 제1구동모터를 포함하며,

상기 밸런싱부구동수단은,

상기 밸런싱부와 연결된 제2랙;

상기 제1직경보다 큰 제2직경을 가지고 상기 제2랙에 치합되는 제2피니언; 및

상기 제2피니언을 정역방향으로 구동시키는 제2구동모터를 포함하며,

상기 제어부는 상기 제1구동모터 및 상기 제2구동모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하물 적재용 로봇.
제 4항에 있어서,

상기 제어부는 상기 적재부에 연동하여 상기 적재부와 다른 이동속도로 상기 밸런싱부가 구동되도록 상기 제1구동모터 및 상기 제2구동모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하물 적재용 로봇.