KR100410882B1 - A XYZ robot having a dual end-effector - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이스(10) 상에 직선운동 가능하게 장착되는 X축 슬라이더(11)와, X축 슬라이더(11) 상에 직선운동 가능하게 장착되는 Y축 슬라이더(21)를 이용하는 직교 로봇에 있어서: 상기 베이스(10)의 가장자리에 배치되는 복수의 롤러(13)에 의해 지지되고, 상기 X축 슬라이더(11)에 그 양측단이 접합되어 연동하는 차폐막(14); 상기 Y축 슬라이더(21) 상에 상하운동 가능하게 장착되는 한 쌍의 엔드 이펙터(31); 상기 엔드 이펙터(31)에 운동력을 전달하도록 X축 슬라이더(11) 및 Y축 슬라이더(21) 상에 장착되는 구동수단; 및 상기 엔드 이펙터(31)의 운동 변위를 검출하도록 상기 구동수단 상에 설치되는 엔코더(37)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an orthogonal robot using an X-axis slider 11 mounted on the base 10 so as to be linearly movable, and a Y-axis slider 21 mounted on the X-axis slider 11 so as to be linearly movable. A shielding film (14) supported by a plurality of rollers (13) arranged at the edge of the base (10), the both ends of which are joined to and interlocked with the X-axis slider (11); A pair of end effectors 31 mounted on the Y-axis slider 21 so as to be movable upward and downward; Drive means mounted on the X-axis slider 11 and the Y-axis slider 21 to transmit the kinetic force to the end effector 31; And an encoder 37 mounted on the drive means to detect the movement displacement of the end effector 31.

이에 따라 다양한 바이오 장비에 적용하여 사이즈, 소음, 가격, 성능 등의 측면에서 가장 만족한 결과를 기대할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, it is effective to expect the most satisfactory results in terms of size, noise, price, and performance by applying to various bio equipment.

Description

두개의 엔드 이펙터를 지닌 직교 로봇{A XYZ robot having a dual end-effector}Orthogonal robot with two end effectors {A XYZ robot having a dual end-effector}

본 발명은 직교 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DNA/프로테인 어레이어(DNA/Protein Arrayer)나 자동 전기영동 시스템(Automatic ElectrophoresisSystem) 등의 바이오 장비에 적용하여 사이즈, 소음, 가격, 성능 등의 측면에서 가장 만족한 결과를 기대할 수 있는 두개의 엔드 이펙터를 지닌 직교 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to an orthogonal robot, and more specifically, it is applied to bio equipment such as DNA / Protein Arrayer or Automatic Electrophoresis System, such as size, noise, price and performance. It is about an orthogonal robot with two end effectors that you can expect the most satisfactory result from.

최근 여러 생물의 게놈 프로젝트(Genome Project)(사람의 유전정보를 다 읽어내려는 범세계적 과제집단)의 진전과 함께 개발되어 모든 유전자의 기능을 다량으로, 그리고 효율적으로 해석하는 기술이 개발되고 있다.Recently, the development of the genome project of various organisms (a global task group for reading human genetic information) has been developed to develop a technique for interpreting all gene functions in large quantities and efficiently.

이러한 유전자의 기능을 대량으로 그리고 효율적으로 해석하여 처리하기 위한 과정은 대체로 사람이 작업하기 어렵고 인간 능력 영역 밖의 작업도 많이 존재하여, 때론 아주 작고 적은 양의 DNA나 프로테인(Protein), 생체분자 등을 미세 간격으로 정렬해야 하며, 때로는 다량의 용액을 정해진 순서대로 신속하게 핸들링(Handling)해야 한다.Processes for analyzing and processing the functions of these genes in large quantities and efficiently are generally difficult for humans to work and there are many tasks outside of the human capacity area. Sometimes, very small and small amounts of DNA, protein, biomolecules, etc. They must be aligned at fine intervals, and sometimes large quantities of solution must be handled quickly in a prescribed order.

따라서 이러한 단조롭고 복잡하며 어려운 사람의 작업을 기계 자동화와 전자 제어기술 등을 이용한 많은 랩 오토메이션(Lab Automation)용 장비들이 개발되기 시작하였다. 연구실이나 실험실 수준에서 사용되는 이러한 바이오 관련 장비들은 산업용 FA 시스템과는 달리 대부분 연구실이나 실험실의 탁상에 시스템을 얹어 놓고 사용하는 경우가 많으므로 외관이 깨끗하고 사이즈가 작아야 하며, 시스템 내 로봇 구동으로 인한 파티클(Particle)의 방출을 막는 등 DNA나 프로테인, 생체 분자 등 핸들링 할 용액의 오염(Contamination)을 방지해야 한다.As a result, many lab automation equipment have been developed to use these monotonous, complex, and difficult tasks. Unlike the industrial FA system, these bio-related equipments used at the laboratory or laboratory level are often used with the system placed on the tabletop of the laboratory or laboratory, so they need to be clean and small in size. Contamination of the solution to be handled, such as DNA, proteins, and biomolecules, should be prevented by preventing the release of particles.

일반적으로 바이오 장비 내 공정 중에서 사용되는 직교 로봇의 구조는 대부분 산업용 로봇의 구조를 그대로 채용하고 있는 경우가 많다. 리니어 모션을 위한구동방식에는 볼 스크류(Ball-Screw)를 이용한 방식, 랙 앤 피니언(Rack and Pinion) 방식 등이 있으며, 동력 구동원용 엑츄에이터(Actuator)로서는 서보 모터(Servo Motor)나 스텝핑 모터(Stepping Motor)를 많이 사용하고 있고, 각 축간에 전기적 연결방법은 케이블이 외부로 노출되어 연결되어 있다.In general, the structure of an orthogonal robot used in a process in a bio-equipment is in many cases employing the structure of an industrial robot. Driving methods for linear motion include ball-screw and rack and pinion methods. Actuators for power sources include servo motors and stepping motors. Motor) is used a lot, and the electric connection method between each axis is connected with the cable exposed to the outside.

볼 스크류를 이용한 리니어 모션 구동방식을 보면, 우선 서보 모터나 스텝핑 모터의 샤프트(Shaft)가 회전한다. 샤프트가 회전을 하게 되면 샤프트와 볼 스크류의 축 끝단을 연결하고 있는 커플링(Coupling)이 회전하게 되며, 이때 커플링이 볼 스크류를 회전시키게 되어 볼 스크류의 너트에 연결된 엔드 이펙터가 직선운동을 하게 된다. 볼 스크류의 양쪽에는 엔드 이펙터가 직선 방향으로만 운동을 가능하게 하고 다른 방향으로는 운동을 구속시키는 직선운동 가이드(LM-Guide)가 장착되어 있다.In the linear motion driving method using a ball screw, first, the shaft of the servo motor or the stepping motor rotates. When the shaft rotates, the coupling connecting the shaft and the end of the ball screw rotates, and the coupling rotates the ball screw so that the end effector connected to the nut of the ball screw moves linearly. do. On both sides of the ball screw, a linear motion guide (LM-Guide) is mounted to allow the end effector to move only in the linear direction and to restrain the motion in the other direction.

랙 앤 피니언을 이용한 리니어 모션 구동방식을 보면, 볼 스크류를 이용한 방식과 마찬가지로 동력구동원으로서 서보 모터나 스텝핑 모터를 사용한다. 랙 앤 피니언은 기어를 이용한 방식으로 엔드 이펙터는 직선운동 가이드(LM-Guide)와 연결되어 모터를 장착하고 있다. 이 모터의 샤프트에는 원형의 베벨 기어가 장착되어 있어 모터 샤프트의 회전에 따라 베벨 기어가 회전하여 피니언의 기어 이와 맞물려 엔드 이펙터의 직선운동을 얻는다. 한편 이와는 반대로 모터를 고정하고 상대적으로 피니언을 직선 운동시키는 경우도 있다.In the linear motion driving method using the rack and pinion, the servo motor or the stepping motor is used as the power source as in the ball screw method. The rack and pinion is gear-driven, and the end effector is connected to a linear guide (LM-Guide) to mount the motor. The motor's shaft is equipped with a circular bevel gear so that the bevel gear rotates with the rotation of the motor shaft and meshes with the gear of the pinion to obtain a linear motion of the end effector. On the other hand, in some cases, the motor is fixed and the pinion is relatively linearly moved.

위에 언급한 리니어 모션의 구동방식은 산업용 로봇에 사용되는 대표적인 구동 방식이나 바이오 실험을 위한 연구실이나 실험실용 장비에 사용하게 되면 시스템의 사이즈가 커지는 단점이 있으며, 또한 X축과 다른 축이 연결될 경우 로봇의 직선 운동의 경로에 따른 공간이 개방되어 있어 로봇 구동시 바이오 공정상 파티클(Particle) 방출로 인한 오염의 우려가 발생한다.The above-mentioned linear motion driving method is a typical driving method used for industrial robots, but the size of the system increases when it is used in laboratory or laboratory equipment for bio experiments. Also, when the X axis and other axes are connected, the robot The space is open along the path of linear movement of the robot, which causes contamination of particles due to bio-processing during robot operation.

또한 볼 스크류 구동방식의 경우에는 로봇 구동 시 소음이 크고, 볼 스크류를 포함하여 시스템을 구성하는데 필요한 기계 요소품의 수량이 많고 가격이 비싼 편이다. 따라서 탁상에 얹어 사용할 수 있는 데스크 탑(Desktop)형 바이오 관련 장비에 적용하기에는 부적합한 경우가 많다.In addition, in the case of the ball screw driving method, the noise is high when the robot is driven, and the quantity of the mechanical components necessary for constructing the system including the ball screw is high and the price is high. Therefore, it is often inadequate to be applied to desktop bio-related equipment that can be used on a table.

랙 앤 피니언 구동방식의 경우에는 랙 앤 피니언의 기어를 이용하여 직선운동을 얻는 방법이므로 백 래쉬(Backlash) 등을 포함하여 정도가 떨어지는 편이다. 또한 랙 앤 피니언을 Z축 방향으로 사용할 경우에는 랙측을 고정하고 피니언측을 운동시키는 경우가 많으므로 로봇의 소요 주행거리가 큰 경우에는 강성이 부족하여 로봇의 엔드 이펙터 끝단이 많이 움직이는 경우가 발생한다.In the case of the rack and pinion driving method, since the linear motion is obtained using the gear of the rack and pinion, the degree of accuracy is low, including a backlash. In addition, when the rack and pinion is used in the Z-axis direction, the rack side is fixed and the pinion side is often moved. Therefore, when the required travel distance of the robot is large, the end effector end of the robot moves a lot due to the lack of rigidity. .

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 단점을 보완하기 위한 것으로서, DNA/프로테인 어레이어(DNA/Protein Arrayer)나 자동 전기영동 시스템(Automatic Electrophoresis System) 등의 바이오 장비에 적용하여 사이즈, 소음, 가격, 성능 등의 측면에서 가장 만족한 결과를 기대할 수 있는 두개의 엔드 이펙터를 지닌 직교 로봇을 제공한다.Therefore, an object of the present invention is to compensate for the above-mentioned disadvantages, and is applied to bio equipment such as DNA / Protein Arrayer or Automatic Electrophoresis System, size, noise, price and performance. Orthogonal robots with two end effectors are expected to provide the most satisfactory results.

도 1은 본 발명에 따른 직교 로봇을 전체적으로 나타내는 사시도,1 is a perspective view of an orthogonal robot according to the present invention as a whole;

도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 사시도,2 is an enlarged perspective view of the main part of the apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 엔드 이펙터의 실제 작동상태를 나타내는 구성도.Figure 3 is a block diagram showing the actual operating state of the end effector according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 베이스 11 : X축 슬라이더10: base 11: X-axis slider

12, 22, 32 : 모터 13 : 롤러12, 22, 32: motor 13: roller

14 : 차폐막 16, 26, 36 : 벨트14 shield 16, 26, 36 belt

21 : Y축 슬라이더 31 : 엔드 이펙터21: Y-axis slider 31: End effector

33 : 스플라인 축 34 : 커플링33: spline shaft 34: coupling

35 : 풀리 37 : 엔코더35 pulley 37 encoder

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 베이스(10) 상에 직선운동 가능하게장착되는 X축 슬라이더(11)와, X축 슬라이더(11) 상에 직선운동 가능하게 장착되는 Y축 슬라이더(21)를 이용하는 직교 로봇에 있어서: 상기 베이스(10)의 가장자리에 배치되는 복수의 롤러(13)에 의해 지지되고, 상기 X축 슬라이더(11)에 그 양측단이 접합되어 연동하는 차폐막(14); 상기 Y축 슬라이더(21) 상에 상하운동 가능하게 장착되는 한 쌍의 엔드 이펙터(31); 상기 엔드 이펙터(31)에 운동력을 전달하도록 X축 슬라이더(11) 및 Y축 슬라이더(21) 상에 장착되는 구동수단; 및 상기 엔드 이펙터(31)의 운동 변위를 검출하도록 상기 구동수단 상에 설치되는 엔코더(37)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an X-axis slider 11 mounted on the base 10 in a linear motion, and a Y-axis slider 21 mounted on the X-axis slider 11 in a linear motion. An orthogonal robot to be used, comprising: a shielding film (14) supported by a plurality of rollers (13) disposed at an edge of the base (10), the both ends of which are joined to and interlocked with the X-axis slider (11); A pair of end effectors 31 mounted on the Y-axis slider 21 so as to be movable upward and downward; Drive means mounted on the X-axis slider 11 and the Y-axis slider 21 to transmit the kinetic force to the end effector 31; And an encoder 37 mounted on the drive means to detect the movement displacement of the end effector 31.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 구동수단은 X축 슬라이더(11)에 장착되는 모터(32)와, 모터(32)에 커플링(34)을 개재하여 연결되는 스플라인 축(33)과, 스플라인 축(33)과 맞물리는 상태로 Y축 슬라이더(21) 상에 회전 가능하게 장착되는 풀리(35)와, 상기 풀리(35)에 안착되고 엔드 이펙터(31)와 연결되는 벨트(36)를 구비한다.As another feature of the present invention, the driving means includes a motor 32 mounted on the X-axis slider 11, a spline shaft 33 connected to the motor 32 via a coupling 34, and a spline shaft. A pulley 35 rotatably mounted on the Y-axis slider 21 in engagement with (33), and a belt 36 seated on the pulley 35 and connected to the end effector 31. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 직교 로봇을 전체적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view of an orthogonal robot according to the invention as a whole, and FIG. 2 is an enlarged perspective view of the main part of the apparatus according to the invention.

일반적으로 이러한 바이오 관련 장비들은 크게 로봇 시스템과 유체 핸들링 시스템(Liquid Handling System) 및 주변 장치들로 구성된다. 본 발명에서는 이러한 바이오 관련 장비 내에서 사용되는 두 개의 엔드 이펙터를 가진컴팩트(Compact)한 직교 로봇의 구조를 가진 로봇 시스템을 개발하여 관련 바이오 장비에 채택하였으며, 이러한 직교 로봇의 구조는 실험실 자동화를 위한 관련 장비 내 공정 중에 적용되어 사용될 수 있다.In general, such bio-related equipment is largely composed of a robot system, a liquid handling system and a peripheral device. In the present invention, a robot system having a structure of a compact orthogonal robot having two end effectors used in such bio-related equipment was developed and adopted in related bio-equipment, and the structure of the orthogonal robot is used for laboratory automation. It can be applied and used during the process in related equipment.

본 발명은 베이스(10) 상에 직선운동 가능하게 장착되는 X축 슬라이더(11)와, X축 슬라이더(11) 상에 직선운동 가능하게 장착되는 Y축 슬라이더(21)를 이용하는 직교 로봇에 관련되며, 기본적으로 타이밍 벨트(16)(26)를 이용한 리니어 모션 구동 방식으로서 로봇 구동에 따른 소음의 문제를 대폭 개선하면서 필요 이상의 로봇 사양을 줄여 바이오 공정에 꼭 필요한 로봇 성능을 구현한다.The present invention relates to an orthogonal robot using an X-axis slider 11 mounted in a linear motion on the base 10 and a Y-axis slider 21 mounted in a linear motion on the X-axis slider 11. As a linear motion driving method using the timing belts 16 and 26, the robot performance necessary for the bio-process is realized by reducing the robot specification more than necessary while greatly improving the noise problem due to the robot driving.

또한, Y축이나 Z축의 경우 볼 스플라인(Ball-Spline)을 사용하여 직교 로봇의 케이블 처리 및 기계적 메커니즘(Mechanism)을 컴팩트(Compact)하게 구현하며, 일반적인 3축 XYZ 직교 로봇이 3축의 작업에 사용되는 반해 본 발명에서는 Z축에 두개의 엔드 이펙터(31)를 설치하고 모터(32) 한 개로 2개의 독립적인 운동을 수행함으로써 4축이 필요한 작업에도 사용 가능하다.In addition, in the case of the Y axis or the Z axis, ball splines are used to compactly implement the cable processing and the mechanical mechanism of the orthogonal robot, and the general three-axis XYZ orthogonal robot is used for the three-axis operation. On the other hand, in the present invention, by installing two end effectors 31 on the Z-axis and performing two independent movements with one motor 32, it can be used for work requiring four axes.

두개의 엔드 이펙터를 가진 컴팩트한 직교 로봇의 구조를 보면 크게 X축, Y축, 그리고 Z축으로 구성되어 있으며, 베이스(10)에는 밀폐를 위한 차폐막(14)이 X축 주위를 둘러싸고 있다.In the structure of the compact orthogonal robot having two end effectors, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are largely constructed, and the shielding film 14 for sealing is enclosed around the X-axis in the base 10.

차폐막(14)은 일종의 평 벨트(Flat Belt)로서 로봇의 직선운동 경로에 발생하는 오픈된 공간을 밀폐함으로써 로봇 외부로 파티클의 방출을 차단하여 오염의 문제를 최소화하며, 케이블 처리 등 로봇의 내부공간이 외부에서 보이지 않도록 하여 외관처리가 미려하도록 한다. X축의 둘레로 각 모서리에 복수의 롤러(13)가 설치되고 여기에 차폐막(14)이 감싸진다. 변에 설치되는 롤러(13)는 차폐막(14)의 장력을 조절할 수 있는 아이들러(Idler) 역할을 담당한다.The shielding film 14 is a flat belt, which seals open spaces generated in the linear motion path of the robot, thereby preventing particles from being released to the outside of the robot, thereby minimizing contamination problems, and internal space of the robot such as cable processing. It is not visible from the outside so that the exterior treatment is beautiful. A plurality of rollers 13 are provided at each corner around the X axis, and the shielding film 14 is wrapped therein. The roller 13 installed on the side serves as an idler (Idler) that can adjust the tension of the shielding film (14).

X축 슬라이더(11)는 서보제어 방식의 동력 발생원인 모터(12)와 함께 베이스(10) 상에 장착된다. 모터(12)의 샤프트에는 풀리가 부착되어 있어 반대편 쪽에 있는 풀리와 타이밍 벨트(16)로 연결된다. 일측의 풀리를 지지하고 있는 블록을 잡아당겨 장력을 조절할 수 있도록 한다. 두 풀리 간에 연결된 벨트(16)는 X축 슬라이더(11)와 연결되며, X축 슬라이더(11)의 좌우에는 직선 운동 방향으로만 운동이 가능하도록 하는 가이드 레일이 장착된다. 부호 17은 X축 슬라이더(11)의 직선 운동 방향으로 설치되는 포토 센서로서 리미트 검출을 담당하고 있다.The X-axis slider 11 is mounted on the base 10 together with the motor 12 which is a power generation source of a servo control system. A pulley is attached to the shaft of the motor 12 so that the pulley on the opposite side is connected to the timing belt 16. Pull the block supporting one side pulley to adjust the tension. The belt 16 connected between the two pulleys is connected to the X-axis slider 11, and the guide rails are mounted to the left and right of the X-axis slider 11 to allow the movement only in the linear movement direction. Reference numeral 17 is a photo sensor provided in the linear motion direction of the X-axis slider 11, and is responsible for limit detection.

Y축 슬라이더(21)는 X축 슬라이더(11) 상에서 운동방향과 직각으로 형성된 면에 장착된다. X축 슬라이더(11)가 장착되는 면은 수평면인 반면, Y축 슬라이더(21)가 장착되는 면은 로봇의 작업영역을 고려하여 수직면이다. Y축 슬라이더(21)를 구동하는 모터(22)는 X축 슬라이더(11)의 수직면에 장착되고, 모터(22)의 샤프트에는 벨트(26) 구동을 위한 한 쌍의 풀리가 연결된다. 일측의 풀리를 지지하는 블록은 위치 변동이 가능하여 벨트(26)의 장력을 조절 할 수 있다. 두 풀리간에 연결된 벨트(26)는 Y축 슬라이더(21)와 연결되고, Y축 슬라이더(21)의 좌우에는 X축 슬라이더(11)와 직선 운동을 유도하는 가이드 레일이 장착된다. 부호 27은 Y축 슬라이더(21)의 변위를 검출하는 세 개의 포토 센서를 나타낸다.The Y-axis slider 21 is mounted on the surface formed on the X-axis slider 11 at right angles to the direction of movement. The surface on which the X-axis slider 11 is mounted is a horizontal plane, while the surface on which the Y-axis slider 21 is mounted is a vertical plane in consideration of the working area of the robot. The motor 22 driving the Y-axis slider 21 is mounted on the vertical plane of the X-axis slider 11, and a pair of pulleys for driving the belt 26 are connected to the shaft of the motor 22. The block for supporting the pulley on one side can be changed in position to adjust the tension of the belt 26. The belt 26 connected between the two pulleys is connected to the Y-axis slider 21, and the left and right of the Y-axis slider 21 are mounted with the X-axis slider 11 and guide rails for inducing linear motion. Reference numeral 27 denotes three photosensors for detecting the displacement of the Y-axis slider 21.

마지막으로 Z축의 구조를 보면, X축 슬라이더(11) 상에서 Y축 모터(22) 부근에 서보방식의 모터(32)가 장착되는데, 모터(32)의 샤프트에는 X, Y축과는 달리 커플링(34)이 사용된다. 커플링(34)의 타단에는 볼 스플라인 방식의 스플라인 축(33)이 연결된다. 스플라인 축(33)은 양단에서 블록에 의하여 지지되고, 볼 스플라인 너트의 역할을 하는 풀리(35)와 맞물린다. 풀리(35)는 Y축 슬라이더(21)와 한 몸으로 연결되고 회전이 가능하다. 풀리(35)의 타측에 벨트(36)로 연결되는 또 다른 풀리는 전술한 바와 마찬가지로 변위를 이동시켜 벨트(36)의 장력을 조절할 수 있도록 한다.Finally, in the structure of the Z-axis, a servo-type motor 32 is mounted on the X-axis slider 11 near the Y-axis motor 22. The shaft of the motor 32 is coupled to the shaft of the motor 32 unlike the X- and Y-axes. 34 is used. The other end of the coupling 34 is connected to the spline shaft 33 of the ball spline method. The spline shaft 33 is supported by a block at both ends and engages a pulley 35 which serves as a ball spline nut. The pulley 35 is connected to the Y-axis slider 21 in one body and is rotatable. Another pulley connected to the belt 36 on the other side of the pulley 35 may move the displacement as described above to adjust the tension of the belt 36.

한편 Y축 슬라이더(21)에는 두개의 크기가 서로 다른 가이드 레일이 장착되어 있고, 각각의 레일에는 블록형태의 엔드 이펙터(31)가 상하운동 가능하게 장착된다. 벨트(36)는 일측의 풀리(35), 타측의 풀리, 중간의 아이들 풀리에 안착되어 순환하게 되는데, 윗층(예컨대 인장측)에는 오른쪽의 엔드 이펙터(31)를 연결하고 아래층(예컨대 이완측)에는 왼쪽의 엔드 이펙터(31)를 연결한다.On the other hand, the Y-axis slider 21 is mounted with guide rails having two different sizes, and each of the rails has a block-type end effector 31 mounted to enable vertical movement. The belt 36 is seated on the pulley 35 on one side, the pulley on the other side, and the idle pulley in the middle to circulate. The upper layer (for example, the tension side) is connected to the end effector 31 on the right side, and the lower layer (for example, the relaxed side). Connect the end effector 31 on the left side.

도 3은 본 발명에 따른 엔드 이펙터의 실제 작동상태를 나타내는 구성도가 도시된다.Figure 3 is a block diagram showing the actual operating state of the end effector according to the present invention.

한 쌍의 엔드 이펙터(31)에 각각 프루브(probe)(38)가 고정되어 글래스 칩에 스폿팅하는 작업을 수행한다. 두 개의 엔드 이펙터(31)는 동일한 풀리(35) 및 벨트(36)에 연결되어 각각 다른 방향으로 운동하게 된다.Probes 38 are respectively fixed to the pair of end effectors 31 to spot the glass chips. The two end effectors 31 are connected to the same pulley 35 and belt 36 so as to move in different directions, respectively.

작동에 있어서, X축의 경우를 살펴보면, 우선 X축 모터(12)가 회전하게 되면 모터(12)의 샤프트에 풀리를 개재하여 연결된 벨트(16)가 회전을 하여 X축 슬라이더(11)의 리니어 운동을 수행한다. Y축은 X축과 같은 방식으로 Y축 구동용 모터(22)가 회전을 하여 모터(22)의 샤프트에 연결된 벨트(26)를 회전시킴으로써 Y축 슬라이더(21)의 리니어 운동을 수행한다. 이때 X축 슬라이더(11)에 접합된 차폐막(14)이 롤러(13)를 순환하면서 개방된 공간의 밀폐상태를 유지한다.In operation, in the case of the X-axis, first, when the X-axis motor 12 is rotated, the belt 16 connected to the shaft of the motor 12 via a pulley rotates to linearly move the X-axis slider 11. Do this. The Y axis performs linear movement of the Y axis slider 21 by rotating the belt 26 connected to the shaft of the motor 22 by the rotation of the Y axis driving motor 22 in the same manner as the X axis. At this time, the shielding film 14 bonded to the X-axis slider 11 circulates through the roller 13 to maintain the closed state of the open space.

Z축은 X, Y축과는 달리 모터가 다른 기계 요소품들과 시리얼(Serial)방식으로 연결된다. 모터(32)가 회전하면 모터(32)의 샤프트에 커플링(34)을 개재하여 연결된 스플라인 축(33)이 회전된다. 스플라인 축(33)의 회전으로 이에 맞물린 풀리(35)가 함께 회전하고 이를 감싸고 있는 벨트(36)가 회전하게 되면 두 개의 엔드 이펙터(31)가 직선 운동을 하게 된다. 이때 본 발명에 따른 두개의 엔드 이펙터(31)는 완전히 서로 반대방향으로 똑 같은 거리만큼 직선운동을 하게 되며, 작업 시 서로 각각 한 개의 독립된 운동을 가능케 하여 서로 다른 두 가지 종류의 작업을 실행 할 수 있다.Unlike the X and Y axes, the Z-axis is connected in series with the other machine components. When the motor 32 rotates, the spline shaft 33 connected to the shaft of the motor 32 via the coupling 34 rotates. When the pulley 35 engaged with the spline shaft 33 rotates together and the belt 36 surrounding the spline shaft 33 rotates, the two end effectors 31 linearly move. At this time, the two end effector 31 according to the present invention is a straight line movement by the same distance in the completely opposite direction, and can perform two different types of work by enabling one independent movement each other when working. have.

엔드 이펙터(31)를 지지하고 있는 Y축 슬라이더(21)가 X축 슬라이더(11) 상에서 직선운동하는 과정에서 Y축 슬라이더(21)에 장착된 풀리(35)도 X축 슬라이더(11)에 장착되는 스플라인 축(33) 상에서 직선운동하므로 Y축 운동과 Z축 운동이 상호 구속되지 않고 수행된다.The pulley 35 mounted to the Y-axis slider 21 is also attached to the X-axis slider 11 while the Y-axis slider 21 supporting the end effector 31 linearly moves on the X-axis slider 11. Since the linear motion on the spline shaft 33 is a Y-axis motion and Z-axis motion is performed without being restrained.

한편, Z축 운동에서 풀리(35)의 직경 및 모터(32)의 회전수가 곧 엔드 이펙터(31)의 주행거리와 비례하며, 스플라인 축(33)에 장착된 엔코더(37)에서 이러한 주행거리가 검출된다. 엔코더(37)는 주행거리 센터 및 좌우의 리미트를 검출하기 위한 원형 띠모양의 도그(dog)와 포토센서로 이루어진다.On the other hand, in the Z-axis movement, the diameter of the pulley 35 and the rotation speed of the motor 32 are directly proportional to the traveling distance of the end effector 31, and this traveling distance in the encoder 37 mounted on the spline shaft 33 is increased. Is detected. The encoder 37 is composed of a circular band dog and a photosensor for detecting a mileage center and left and right limits.

인간 유전자 해독 기술에 발달로 인간의 건강과 생명연장에 대한 관심은 날로 높아지고 있다. 인간의 유전자 수가 3~4만개에 이른다고 볼 때 DNA의 해독에는엄청난 시간과 노력이 소요된다고 할 수 있다. 이러한 인간의 유전자 해독 공정이나 다른 생체 분자의 실험에 필요한 인간의 작업에 시간과 노력을 줄이기 위하여 현재 많은 연구소나 관련 업체에서는 기계공학과 전자공학의 힘을 빌어 많은 여러 자동화 관련 바이오 장비를 개발하고 있다.With the development of human gene deciphering technology, interest in human health and life extension is increasing day by day. Given that human genes reach 30,000-40,000, deciphering DNA takes enormous time and effort. In order to reduce the time and effort of human operations required for the human genetic detoxification process or the experiment of other biomolecules, many laboratories and related companies are developing many automation-related bio equipments with the power of mechanical engineering and electronics.

DNA나 프로테인, 생체분자 등의 유체를 다루어야 하는 이러한 바이오 장비는 연구실이나 실험실 같은 곳에서 탁상에 놓여져 사용되는 경우가 많으므로 장비의 성능은 말할 필요도 없이, 장비의 외관이나 사이즈, 소음, 오염 등의 문제점들에 대하여 주안을 두는 방향으로 개발 및 진보된다.These bio devices that need to deal with fluids such as DNA, proteins, and biomolecules are often used on the table in labs or laboratories. Therefore, not to mention the performance of the device, the appearance, size, noise, pollution, etc. It is developed and advanced in the direction of focusing on the problems.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점들에 대처하기 위하여 X축을 밀폐하고 Y, Z축의 배치를 독자적으로 컴팩트하게 설계되며, 이에 따라 로봇 케이블이 로봇의 외부에서 보이지 않도록 함으로써 외관이 향상되고, 장비의 사이즈를 축소함과 동시에 소음 및 오염을 줄일 수 있다.Therefore, in the present invention, in order to cope with these problems, the X-axis is sealed and the arrangement of the Y- and Z-axes is independently designed to be compact. Accordingly, the robot cable is not visible from the outside of the robot, thereby improving appearance and reducing the size of the equipment. At the same time, noise and pollution can be reduced.

또한 Z축의 경우 모터 한 개를 사용하여 두개의 축이 필요한 작업에도 사용이 가능하도록 경제적 구조로 장비를 설계하여 제조원가의 절감에도 기여한다.In addition, the Z axis contributes to the reduction of manufacturing cost by designing the equipment with economic structure so that it can be used for work requiring two axes using one motor.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 다양한 바이오 장비에 적용하여 사이즈, 소음, 가격, 성능 등의 측면에서 가장 만족한 결과를 기대할 수 있는 효과가 있다.According to the above configuration and operation, the present invention has the effect of expecting the most satisfactory result in terms of size, noise, price, performance, etc. by applying to various bio equipment.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.

Claims (3)

베이스(10) 상에 직선운동 가능하게 장착되는 X축 슬라이더(11)와, X축 슬라이더(11) 상에 직선운동 가능하게 장착되는 Y축 슬라이더(21)를 이용하는 직교 로봇에 있어서:In the orthogonal robot using the X-axis slider 11 mounted on the base 10 in a linear motion and the Y-axis slider 21 mounted on the X-axis slider 11 in a linear motion: 상기 베이스(10)의 가장자리에 배치되는 복수의 롤러(13)에 의해 지지되고, 상기 X축 슬라이더(11)에 그 양측단이 접합되어 연동하는 차폐막(14);A shielding film (14) supported by a plurality of rollers (13) arranged at the edge of the base (10), the both ends of which are joined to and interlocked with the X-axis slider (11); 상기 Y축 슬라이더(21) 상에 상하운동 가능하게 장착되는 한 쌍의 엔드 이펙터(31);A pair of end effectors 31 mounted on the Y-axis slider 21 so as to be movable upward and downward; 상기 엔드 이펙터(31)에 운동력을 전달하도록 X축 슬라이더(11) 및 Y축 슬라이더(21) 상에 장착되는 구동수단; 및Drive means mounted on the X-axis slider 11 and the Y-axis slider 21 to transmit the kinetic force to the end effector 31; And 상기 엔드 이펙터(31)의 운동 변위를 검출하도록 상기 구동수단 상에 설치되는 엔코더(37)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 두개의 엔드 이펙터를 지닌 직교 로봇.Orthogonal robot having two end effectors, characterized in that it comprises an encoder (37) installed on the drive means to detect the movement displacement of the end effector (31). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동수단은 X축 슬라이더(11)에 장착되는 모터(32)와, 모터(32)에 커플링(34)을 개재하여 연결되는 스플라인 축(33)과, 스플라인 축(33)과 맞물리는 상태로 Y축 슬라이더(21) 상에 회전 가능하게 장착되는 풀리(35)와, 상기 풀리(35)에 안착되고 엔드 이펙터(31)와 연결되는 벨트(36)를 구비하는 것을 특징으로 하는 두개의 엔드 이펙터를 지닌 직교 로봇.The driving means is engaged with the spline shaft 33 and the spline shaft 33 connected to the motor 32 mounted on the X-axis slider 11 via the coupling 34 to the motor 32. Two ends characterized by having a pulley 35 rotatably mounted on the Y-axis slider 21 and a belt 36 seated on the pulley 35 and connected to the end effector 31. Orthographic robot with effects. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 구동수단의 벨트(36)는 인장측에서 일측의 엔드 이펙터(31), 이완측에서 타측의 엔드 이펙터(31)와 연결되는 것을 특징으로 하는 두개의 엔드 이펙터를 지닌 직교 로봇The belt 36 of the drive means is an orthogonal robot having two end effectors, characterized in that connected to the end effector 31 on one side on the tension side, the end effector 31 on the other side on the loosening side.