KR20170081577A

KR20170081577A - 갠트리 로더

Info

Publication number: KR20170081577A
Application number: KR1020170013878A
Authority: KR
Inventors: 곽신규
Original assignee: 주식회사 테이아
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2017-07-12

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 갠트리 로더에 있어서, 가공 대상물을 파지하여 이송하는 이송부; 상기 이송부를 지지하며 제1 수평방향의 이송 경로를 제공하는 가이드 바; 및 상기 가이드 바를 수평으로 지지하는 복수개의 지지대;를 포함하고, 상기 이송부는, 가공 대상물을 파지하는 파지부; 상기 가이드 바 위에서 제1 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치된 제1 수평 이송부; 상기 제1 수평 이송부 위에서 상기 제1 수평방향에 직교하는 제2 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치된 제2 수평 이송부; 및 상기 제2 수평 이송부의 일단부에 결합되고, 하단부에 상기 파지부가 연결되어 상기 파지부를 수직방향으로 왕복 이송하는 수직 이송부;를 포함하고, 상기 파지부는, 상기 수직 이송부와 결합되는 플랜지를 상단부에 갖는 연결부; 상기 연결부의 내측 또는 외측에 부착된 서보모터; 상기 연결부의 하단부에 회전가능하게 부착된 회전판; 및 상기 회전판의 회전축을 중심으로 서로 마주보는 위치에서 상기 회전판에 부착된 한 쌍의 그립퍼;를 포함하는 갠트리 로더를 제공한다.

Description

갠트리 로더 {Gantry loader}

본 발명은 갠트리 로더에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정밀제어 및 작업속도 향상이 가능하고 파지부의 교체가 용이한 갠트리 로더에 관한 것이다.

일반적으로 기계부품을 제작할 때 밀링, 보링, 드릴링, 탭핑, 연삭 등 많은 가공 공정을 거쳐서 제작되며, 이러한 기계부품을 자동화에 의해 대량으로 제작하기 위해 각 가공 공정으로 가공 대상물을 공급하고 가공된 부품을 수거하여 다음 공정으로 이송하기 위해 갠트리 로더(gantry loader)가 사용된다.

갠트리 로더는 가공 대상물을 파지(grip)하는 파지부를 X, Y, Z 방향으로 움직여 가공 대상물을 이송하는 3축(3-axis) 제어가 일반적이며, 최근 파지부 자체를 회전하는 회전축을 추가하여 4축 제어가 가능한 장비가 사용되기도 한다. 그런데 일반적으로 갠트리 로더의 X, Y, Z 방향 이동은 랙-피니언 기어를 사용하여 구현되는 경우가 많고, 이러한 구조에서는 백래쉬가 있어 정밀제어에 한계가 있는 문제가 있다.

특허문헌1: 한국 공개특허공보 제2007-0115431호 (2007년 12월 06일 공개)

본 발명의 일 실시예에 따르면, X축 이송에 헬리컬 랙-피니언 기어 방식을 사용하고 Y축 및 Z축 이송에 볼스크류 방식을 사용하여 정밀제어가 가능하고 내구성 및 작업속도를 향상시킬 수 있는 최적의 구조를 갖는 갠트리 로더를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 파지부의 단부에 회전축 방향이 상이한 종류의 한 쌍의 그립퍼를 선택적으로 탈착가능하게 장착할 수 있도록 하여 작업속도가 향상될 수 있는 갠트리 로더를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 갠트리 로더 이송부의 X축 이송에 헬리컬 랙-피니언 기어 방식을 사용하고 Y축 및 Z축 이송에 볼스크류 방식을 사용하여 정밀제어가 가능하고 내구성 및 작업속도를 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 파지부의 단부에 회전축 방향이 상이한 종류의 한 쌍의 그립퍼를 선택적으로 탈착가능하게 장착할 수 있도록 하여 작업처리속도를 빠르게 할 수 있고 필요에 따라 기구를 교체할 수 있는 이점을 제공한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 사시도,
도2는 제1 실시예에 따른 파지부의 사시도,
도3은 제1 실시예에 따른 파지부의 정면도,
도4는 제1 실시예에 따른 파지부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도5는 제2 실시예에 따른 파지부의 사시도,
도6은 제2 실시예에 따른 파지부의 정면도,
도7은 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 이송부의 사시도,
도8은 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 이송부의 측면도,
도9는 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 이송부의 정면도,
도10은 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 수평방향 이송 동작을 설명하기 위한 도면,
도11은 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 이송부의 제2 수평 이송부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도12 및 도13은 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 수직 이송부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 구성요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 사용되는 '상부(위)', '하부(아래)', '좌', '우' 등의 표현은 절대적 기준으로서의 방향을 의미하지 않고 각 도면에서의 상대적 위치를 의미할 수 있다. 그러므로 이하에서 언급되는 위치관계를 나타내는 표현들은 각각의 도면을 참조하여 설명할 때의 해당 도면에서의 상대적 위치관계를 나타낼 수 있음을 이해할 것이다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. 예를 들어, 본 발명의 갠트리 로더에는 각종 서보 모터(예컨대 240, 331, 410 등)의 구동을 위해 공급되는 제어신호선과 전원공급선 등의 전선이 필요한데, 이를 위해 X, Y, Z방향 이송부(200, 300, 400)의 운동이 방해받지 않도록 이러한 이러한 전선을 내부에 장착한 다관절 체인 형태의 케이블 베어가 구비될 수 있고, 또한 그립퍼(150)의 동작을 위해 유압을 공급하는 유압공급라인도 필요하다. 그러나 본 명세서의 도면에서는 본 발명의 특징부를 설명하는데 방해가 되지 않도록 이러한 구성요소들의 도시를 생략하였음을 미리 언급해 둔다.

한편, 설명의 편의를 위해, 각 도면은 다른 도면과 완전히 일치하는 구성을 도시하지 않았음에 유의해야 한다. 예를 들어 도1, 도8, 도12 등은 제2 수평 이송부(300)의 상부판(315)을 도시하였지만 예컨대 도10과 도11에서는 상부판 아래의 구성요소 설명을 위해 상부판(315)을 생략하였다. 또한 도1에서는 파지부(100)가 도시되었지만 도7 내지 도13에서는 생략하였다. 이와 같이 특정 구성요소의 설명의 편의를 위해, 본 명세서의 본 발명을 구성하는 모든 구성요소가 각 도면에 전부 다 도시되어 있지 않음을 당업자는 이해할 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 사시도이다.

도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 갠트리 로더는 가공 대상인 공작물을 파지하여 이송하는 이송부, 이 이송부를 지지하며 제1 수평방향(즉 X방향)의 이송 경로를 제공하는 가이드 바(500), 및 이 가이드 바(500)를 수평으로 지지하는 복수개의 지지대(550)를 포함한다.

본 발명의 이송부는 가공 대상물을 파지하는 파지부(100), 및 파지부(100)와 결합되어 각각 제1 수평방향(예컨대 X축), 제2 수평방향(예컨대 Y축), 그리고 수직방향(Z축)으로 이송하는 제1 수평 이송부(200), 제2 수평 이송부(300), 및 수직 이송부(400)로 구성된다. 이하 본 명세서에서 특별히 구별하지 않는 한, 제1 수평방향, 제2 수평방향, 및 수직방향은 X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향을 각각 의미하는 것으로 가정한다.

파지부(100)는 가공 대상인 공작물을 파지하는 역할을 한다. 제1 수평 이송부(200)는 가이드 바(500) 위에서 X방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되고, 제2 수평 이송부(300)는 제1 수평 이송부(200) 위에서 Y축 방향으로 슬라이딩 가능하도록 제1 수평 이송부(200)와 결합된다. 그리고 수직 이송부(400)는 제2 수평 이송부(300)의 일단부에 결합된다. 파지부(100)는 수직 이송부(400)의 하단부에 결합되어 수직방향으로 왕복 이송될 수 있다.

이제 도2 내지 도6을 참조하여 파지부의 예시적 구성을 설명하기로 한다. 우선 도2는 제1 실시예에 따른 파지부(100)의 사시도이고 도3은 정면도이다.

도2와 도3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 파지부(100)는 연결부(110), 구동모터(120), 회전판(130), 및 한 쌍의 그립퍼(gripper)(150)를 포함할 수 있다. 연결부(110)는 대략 원통 형상의 부재이며 상단부에 연결부(110)의 외경보다 더 큰 외경을 갖는 플랜지(111)를 포함한다. 플랜지(111)는 수직 이송부(400)의 하부 슬라이딩판(도12의 450)에 결합된다.

구동모터(120)는 회전판(130)을 회전하기 위한 구동력을 생성하며, 도시한 실시예의 경우 연결부(110)의 외측에 수직으로 배치되었다. 그러나 대안적 실시예에서 연결부(110)의 내부 공간에 구동모터(120)가 배치될 수도 있다.

회전판(130)은 연결부(110)의 하단부에 회전가능하게 부착되며, 회전판(130)의 회전축(131)을 중심으로 서로 마주보는 위치에서 한 쌍의 그립퍼(150)가 회전판(130)의 하부면에 부착된다. 도면에 도시하지 않았지만 구동모터(120)의 구동축과 회전축(131)은 예컨대 체인이나 벨트 등의 구동력 전달 수단에 의해 연결되어 있다.

바람직한 일 실시예에서, 구동모터(120)는 서보 모터로 구현된다. 회전축(131)의 회전에 서보모터를 사용하는 경우 회전판(130)을 0도에서 360도 사이의 임의의 원하는 방향으로 회전시킬 수 있다. 즉 종래 갠트리 로더의 경우 파지부(100) 또는 그립퍼(150)를 회전하는 기능이 없는 구조인 경우도 많았고, 회전하는 기능을 갖더라도 에어실린더를 사용하여 파지부나 그립퍼를 회전하는 구조였다. 그러나 에어실린더의 경우 각도가 0도 또는 180도 등과 같이 미리 설정된 각도만큼만 회전할 수 있으므로 회전 방향과 각도에 제한이 있었고 회전속도도 사용자가 마음대로 변경할 수 없는 단점이 있다. 하지만 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 서보모터를 사용하여 회전판(130)을 구동함으로써 0도에서 360도 내에서 회전 각도의 제한이 없고 회전축의 가속이나 감속도 사용자가 임의로 조정할 수 있는 이점을 가진다.

다시 도면을 참조하면, 회전판(130)의 하부면에는 한 쌍의 그립퍼(150)가 부착되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 쌍의 그립퍼(150) 중 한쪽 그립퍼는 작업할 공작물을 예컨대 가공 머신에 공급하고 이와 동시에 다른쪽 그립퍼는 작업완료 공작물을 파지하는 역할을 수행할 수 있으므로 전체 작업속도를 높일 수 있다.

각각의 그립퍼(150)는 그립퍼 본체(151)와 이 본체(151)에서 하부로 돌출한 복수개의 핑거(153)를 포함한다. 도면에 도시하지 않았지만 그립퍼 본체(151)에는 외부에서 유압을 공급하는 공급관이 연결되어 있고, 유압 공급에 의해 핑거(153)를 움직여서 가공 대상인 공작물을 파지하거나 파지를 해제하는 동작을 수행한다. 이러한 그립퍼(150)의 동작은 당업계의 공지기술이므로 본 명세서에서는 설명을 생략하기로 한다.

한편 본 발명의 실시예에 따르면, 그립퍼(150)가 공작물을 파지하거나 파지를 해제할 때 파지부(100)와 주변 구조물과의 간섭을 방지하기 위해 그립퍼(150)만 개별적으로 상하로 움직일 수 있도록 구성할 수 있다. 즉 도시한 바와 같이 그립퍼(150)가 부착된 회전판(130)의 상부면에 유압 실린더(140)를 배치하고, 유압실린더(140)의 피스톤 로드(141)의 하단부에 그립퍼(150)가 부착된다. 그립퍼(150)의 본체(151)의 상부에는 복수개의 가이드 막대(145)가 회전판(130)을 관통하여 상부로 뻗어있다.

도4는 실린더(140)의 동작에 따른 그립퍼(150)의 움직임을 도시한 것으로, 실린더(140)가 동작하여 피스톤 로드(141)가 아래로 움직이면, 그립퍼(150)가 피스톤 로드(141)의 움직임에 따라 아래로 이동하며 이 때 복수개의 가이드 막대(141)에 의해 움직임이 가이드될 수 있다.

도5는 제2 실시예에 따른 그립퍼의 사시도이고 도6은 정면도이다.

도5와 도6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 파지부(600)는 연결부(610), 구동모터(620), 회전판(630), 및 한 쌍의 그립퍼(650)를 포함할 수 있다. 연결부(610)는 대략 원통 형상의 부재이며 상단부에 플랜지(611)를 포함한다. 플랜지(611)는 수직 이송부(400)의 하부 슬라이딩판(450)과 결합된다.

구동모터(620)는 회전판(130)을 회전하기 위한 구동력을 생성하며, 도시한 제2 실시예의 경우 수직 방향에 대해 소정 각도로 경사져서 배치된다. 회전판(630)은 연결부(610)의 하단부에 회전가능하게 부착되되, 회전판(630)의 회전축(631)과 구동모터(620)의 구동축이 서로 일치하거나 평행하도록 배치된다. 도면에 도시하지 않았지만 구동모터(620)의 구동축과 회전축(631)은 체인이나 벨트 등의 구동력 전달 수단에 의해 연결되어 있다. 회전판(630)의 회전축(631)을 중심으로 서로 마주보는 위치에서 한 쌍의 그립퍼(650)가 회전판(630)의 하부면에 부착된다. 그립퍼(650)는 그립퍼 본체(651)와 복수개의 핑거(653)를 포함하며, 도2 내지 도4의 제1 실시예의 그립퍼(150)와 동일 또는 유사한 구조를 가지므로 설명을 생략한다.

제2 실시예의 구동모터(620) 역시 제1 실시예와 마찬가지로 서보 모터로 구현될 수 있으며, 따라서 회전판(630)을 중심으로 0도에서 360도 사이의 임의의 원하는 방향으로 회전할 수 있다. 또한 제2 실시예의 경우 회전축(631)이 기울어지도록 배치되므로, 예컨대 가공 머신에 공작물을 수평 방향으로 공급할 때 제2 실시예의 파지부(600)를 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 실시예에 따른 파지부(100)와 제2 실시예에 따른 파지부(600) 중 하나를 선택적으로 채택하여 수직 이송부(400)의 하부 슬라이딩판(450)에 탈착가능하게 결합시킬 수 있다. 이 때 선택된 파지부를 하부 슬라이딩판(450)에 탈착가능하게 부착하기 때문에, 가공 머신의 변경에 따라 제1 실시예의 파지부(100)를 제2 실시예의 파지부(600)로 교체하거나 그 반대로 교체하여 본 발명의 갠트리 로더를 계속 사용할 수 있다.

이하에서 도7 내지 도9를 참조하여 제1 수평 이송부(200)의 예시적 구성을 설명하기로 한다. 도7은 일 실시예에 따른 갠트리 로더의 이송부의 사시도이고, 도8은 이송부의 측면도, 그리고 도9는 이송부의 정면도를 각각 나타낸다.

도7 내지 도9를 참조하면, 가이드 바(500)는 X축 방향을 따라 길게 배열된 구조물로서, 상면과 측면에 각각 하나씩 배열된 LM 레일을 포함한다. 구체적으로, 가이드 바(500)는 상면에 제1 LM 레일(221)이 배치되고 측면에 제2 LM 레일(231)이 배치되어 있다.

일 실시예에서 제1 수평 이송부(200)는 이송부 본체(210)를 포함하며, 이송부 본체(210)는 서로 직교하는 상면판(211)과 측면판(212)로 구성된다. 이송부 본체(210)의 상면판(211)은 가이드 바(500)의 상면과 대향하며, 가이드 바(500)의 제1 LM 레일(221)과 맞물려서 슬라이딩하는 하나 이상의 제1 LM 블록(222)을 포함한다. 이송부 본체(210)의 측면판(212)은 가이드 바(500)의 일 측면과 대향하며, 가이드 바(500)의 제2 LM 레일(231)과 맞물려서 슬라이딩하는 제2 LM 블록(232)을 포함한다. 이와 관련하여, 도8은 상면판(211)과 측면판(212)을 생략한 제1 수평 이송부(200) 및 제2 수평 이송부(300)의 일부 구성을 나타내며, 도8에 도시하였듯이, 제1 수평 이송부(200)는 제1 LM 레일(221)과 제2 LM 레일(231)에 각각 맞물려 슬라이딩하는 복수개의 제1 LM 블록(222) 및 복수개의 제2 LM 블록(232)을 가진다. 이와 같이 제1 수평 이송부(200)가 가이드 바(500)의 상면 및 측면과 각각 맞물리는 구조를 가짐으로써 제1 수평 이송부(200)가 가이드 바(500) 위에서 안정적으로 이동할 수 있다.

제1 수평 이송부(200)의 상면판(211)에는 상하면을 관통하는 관통구가 형성되어 있고, 상면판(211) 상부면에는 회전축이 이 관통구를 통과하여 삽입되도록 서보 모터(240)가 수직으로 배치된다. 필요에 따라 서보 모터(240)는 모터의 회전수를 감속하여 구도에 필요한 힘을 출력하도록 조절하는 감속기를 더 포함할 수 있다. 서보 모터(240)의 회전축은 상면판(211)의 하부면으로 돌출되어 연장되고, 회전축 단부에 피니언 기어(241)가 결합된다.

이에 대응하여, 가이드 바(500)의 상면에 랙 기어(245)가 X축 방향을 따라 배열되고 피니언 기어(241)와 맞물려 있으며, 이에 따라 서보 모터(240)의 구동에 의해 제1 이송부(200)가 X축 방향으로 왕복 운동 가능하게 된다.

이 때 바람직한 일 실시예에서 피니언 기어(241)는 헬리컬(helical) 피니언 기어이고 랙 기어(245)는 이 헬리컬 피니언 기어(241)와 맞물리는 나사산 형상을 가진다. 이와 같이 바람직한 일 실시예에 따르면, 종래의 일반적인 랙-피니언 기어 대신 헬리컬 랙-피니언 기어 구조를 사용함으로써 백래쉬를 줄일 수 있고, 또한 제1 수평 이송부(200)가 가이드 바(500)의 상면과 측면에서 각각 슬라이딩 가능하게 결합되므로 보다 안정적이면서 정밀 제어가 가능한 이점을 가진다.

이제 도7, 도8, 및 도10를 참조하여 Y축 방향으로 움직이는 제2 수평 이송부(300)의 예시적 구성을 설명하기로 한다.

일 실시예에 따른 제2 수평 이송부(300)는 이송부의 외관을 형성하는 슬라이드 프레임(310), 상면판(3315), 및 측면판(320)을 포함하고, 그 내부에 하우징(330)을 비롯한 볼스크류 구조물이 배치되어 있다.

하우징(330)은 상부가 개방되어 있는 박스형 케이스이며, 제1 수평 이송부(200)의 상면판(211)의 위에 결합되어 제1 수평 이송부(200)와 함께 일체로 움직이는 부재이다. 대안적 실시예에서 하우징(330)은 상부 및 하부가 모두 개방된 형태를 가질 수도 있다.

하우징(330)은 그 내부에 제2 수평방향(즉 Y축 방향)으로 배치된 제1 스크류축(332)를 포함하고, 제1 스크류축(332)의 일 단부는 구동모터(331)의 구동축과 연결된다. 또한 제1 스크류축(332)의 양 단부는 하우징(330)의 서로 대향하는 두 면(즉, 하우징(330)을 구성하는 4개의 면 중 Y축 방향에 수직인 2개 면)에 회전가능하게 고정된다. 구동모터(331)는 예컨대 서보 모터로 구현될 수 있고, 도시한 것처럼 하우징(330)의 외측면에 고정되어 배치될 수 있다.

볼스크류 구성을 위해, 제1 스크류축(332)에는 슬라이드 블록(335)이 끼워져 있다. 즉 슬라이드 블록(335)은 복수개의 강구를 사이에 두고 제1 스크류축(332)에 끼워져서 하우징(330) 내에 배치되고, 제1 스크류축(332)의 회전에 의해 하우징(330) 내부 공간 내에서 제1 스크류축을 따라 왕복 운동할 수 있다.

하우징(330)의 외부에는 하우징(330)을 둘러싸는 프레임 또는 판재가 부착될 수 있다. 도시한 실시예에서 하우징(330)의 양쪽 측면에는 하우징(330)의 좌우측면을 각각 둘러싸는 한 쌍의 슬라이드 프레임(310)이 배치된다. 슬라이드 프레임(310)은 슬라이드 블록(335)과 일체로 결합되어 지지된다. 한 쌍의 슬라이드 프레임(310)의 일 단부끼리는 측면판(320)에 의해 연결된다.

도7과 도10에 잘 도시되어 있듯이, 슬라이드 프레임(310)은 내측면, 즉 하우징(330)과 마주보는 면에 제2 수평방향을 따라 배열된 제3 LM 레일(341)을 포함한다. 이에 대응하여, 하우징(330)의 외측면, 즉 슬라이드 프레임(310)과 마주보는 면에는 제3 LM 레일(341)과 맞물려서 슬라이딩하는 제3 LM 블록(342)이 부착되어 있다.

또한 제2 수평 이송부(300)는 슬라이드 블록(335)의 운동을 가이드하기 위해 한 쌍의 가이드 막대(337)를 더 포함할 수 있다. 가이드 막대(337)는 하우징(330) 및 슬라이드 블록(335)을 각각 관통하여 제2 수평 이송부(300)의 일단부에서 이에 대향하는 타단부까지 연장되어 있고, 슬라이드 블록(335)이 왕복 운동할 때 슬라이드 볼록(335)의 움직임을 가이드하는 역할을 한다. 가이드 막대(337)는 예를 들어 강철(steel)의 중공 샤프트로 구성될 수 있고, 이와 같이 한 쌍의 제3 LM 레일(341)와 이에 맞물리는 복수개의 LM 블록(342) 그리고 한 쌍의 중공축의 가이드 막대(337) 구조에 의해, 이송부의 긴 스트로크와 로더의 이동시 발생하는 진동을 억제할 수 있고 고정밀도와 높은 신뢰성을 보장할 수 있다.

도11은 제2 수평 이송부(300)의 움직임을 나타낸다. 구동모터(331)의 구동에 의해 제1 스크류축(332)이 회전하면, 슬라이드 블록(335) 및 이와 일체로 결합된 슬라이드 프레임(310), 상면판(315), 및 측면판(320)이 전체적으로 Y축 방향으로 왕복 운동하게 된다. 도7과 도11을 비교하면, 제1 수평 이송부(200)의 상면판(211)에 부착된 하우징(330)과 이에 결합된 구동모터(331)은 위치 변동이 없지만, 모터의 구동에 의해 슬라이드 블록(335) 및 이에 결합된 슬라이드 프레임(310)과 측면판(320), 그리고 슬라이드 프레임(310)의 단부에 결합된 수직 이송부(400)가 일체로 도11의 화살표 방향으로 이동하였음을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 바람작한 실시예에서 Y축 방향 이송에 볼스크류 구조를 사용하였으며, 볼스크류는 양 단면이 고정되는 고정방식이므로 Y축의 평행도를 보증하고 볼 너트의 예압을 작용시켜 불 스크류의 백래시를 제거할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 볼스크류 구조를 사용한 Y축 제어는 종래 랙-피니언 구조의 Y축 제어에 비해 더 정밀하고 빠른 속도의 이송이 가능하고 장치 수명도 늘릴 수 있다.

이제 도12 및 도13을 참조하여 Z축 방향으로 움직이는 수직 이송부(400)의 예시적 구성을 설명하기로 한다.

도12 및 도13을 참조하면, 일 실시예에 따른 수직 이송부(400)는 제2 수평 이송부(300)에 결합되어 고정되는 상부 프레임(420)과 하부 프레임(440), 수직 방향으로 왕복 운동하는 상부 슬라이딩판(430)과, 하부 슬라이딩판(450), 및 상기 상부 및 하부 슬라이딩판(430,450)의 상하 운동을 구동하는 구동모터(410)와 볼스크류 구조물을 포함한다.

상부 프레임(420)과 하부 프레임(440)은 수직 방향으로 서로 소정거리 이격되어 배치되고, 복수개의 수직 프레임(421)에 의해 상부 프레임(420)과 하부 프레임(440)이 일체로 연결된다. 도시한 실시예에서 하부 프레임(440)은 제2 수평 이송부(300)의 일단부에 결합되어 있고, 따라서 제2 수평 이송부(300)의 Y축 방향 이동에 따라 수직 이송부(400)도 함께 움직일 수 있다.

도시한 실시예에서 상부 프레임(420)과 하부 프레임(440)의 각각은 대략 사각형 판재 형상일 수 있으니 형상에 특별히 한정하지 않는다. 복수개의 수직 프레임(421)은 도시한 것처럼 예컨대 사각형 판재의 상부 및 하부 프레임(420,440)의 서로 대향하는 모서리를 연결하는 4개의 중공(hollow) 강철봉으로 구성될 수 있다. 수직 프레임(421)을 중공의 강철봉으로 구현함으로써 무게를 경량화하는 동시에 강성을 향상시켜서 모든 방향의 하중을 견딜 수 있으며 과도한 힘이 가해져도 부러지지 않고 비틀림에 대한 복원력도 우수한 이점이 있다.

상부 프레임(420)과 하부 프레임(440) 사이에는 수직 방향으로 배치된 제2 스크류축(411)이 배치되고, 상부 프레임(420)의 상부면에 이 스크류축(411)을 회전 구동하는 서보 모터(410)가 설치된다. 볼스크류 구성을 위해, 제2 스크류축(411)에는 슬라이드 블록(415)이 끼워져 있다. 슬라이드 블록(415)은 복수개의 강구를 사이에 두고 제2 스크류축(415)에 끼워져서 상부 프레임(420)과 하부 프레임(440) 사이 공간에 배치되고, 제2 스크류축(415)의 회전에 의해 상부 프레임(420)과 하부 프레임(440) 사이에서 제2 스크류축(411)을 따라 수직방향으로 왕복 운동할 수 있다.

상부 슬라이딩판(430)은 상부 프레임(420)과 대략 유사한 판재 형상을 갖는 부재로서 슬라이드 블록(415)과 일체로 결합되어 있다. 하부 슬라이딩판(450)은 하부 프레임(440)의 하부에 배치되고, 복수개의 연결막대(431)에 의해 상부 슬라이딩판(430)과 연결되어 있다. 일 실시예에서 복수개의 연결막대(431)의 각각도 중공 강철봉으로 구현될 수 있다.

한편 상부 슬라이딩판(430)은 복수개의 수직 프레임(421)의 각각이 관통하는 복수개의 관통구(435)를 포함한다. 도시한 것처럼 각 관통구(435)를 통해 수직 프레임(421)이 상하로 연장되어 상부 프레임(420)과 하부 프레임(440)을 연결하고 있고, 이에 따라 수직 프레임(421)은 상부 슬라이딩판(430)이 상하로 이동할 때 가이드 역할을 수행한다. 즉 복수개의 수직 프레임(421)은 상부 프레임(420)과 구동모터(410)를 지지하는 지지부 역할을 함과 동시에 상부 및 하부 슬라이딩판(430,450)과 연결막대(431)의 상하 왕복 운동시 운동 경로를 안내하고 비틀림을 방지하는 가이드 역할을 한다.

이 때 바람직한 일 실시예에서, 복수개의 관통구(435)의 각각은 스트로크 로터리 부싱(Stroke Rotary Bushing)으로 구현된다. 스트로크 로터리 부싱 부재는 대략 원통형 형상의 부재로서 내측 표면에 다수의 강구가 돌출되어 있는 구조를 가지며, 이에 따라 수직 프레임(421)의 외측 표면과 다수의 점 접촉을 하며 수직 프레임(421)에 대해 슬라이딩 가능하게 결합된다. 따라서 움직이는 면과 점 접촉으로 예압을 주기 때문에 모든 방향으로 강성을 증가시키고 높은 정밀도와 신뢰성을 보장하고 또한 마찰계수가 극히 작아 작은 구동력으로 고속으로 상부 및 하부 슬라이딩판(430,450)의 상하 운동이 가능하다.

도13은 구동모터(410)의 구동에 의한 수직 이송부(400)의 동작을 나타내는 도면으로, 도8과 비교하면, 제2 스크류축(411)이 회전함에 따라 상부 슬라이딩판(430)과 이와 연결된 연결막대(431) 및 하부 슬라이딩판(450)이 일체로 아래 방향으로 소정 거리만큼 움직인 것을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 바람작한 실시예에 따르면 수직 프레임(421)과 연결막대(431)의 각각을 중공 강철봉 구조에 의해 구성하였으므로 수직 이송부(400)의 전체 무게 경량화를 달성함과 동시에 강성을 향상시킬 수 있다. 특히 수직 이송부에 랙-피니언 기어 구조를 사용한 종래의 갠트리 로더의 경우 수직 이송부가 아래로 많이 이동한 경우, Y축 이송부와 연결된 고정 구조물과 아래로 움직인 구조물이 서로 멀어져서 수직축 방향으로 길이가 늘어남에 따라 이송부 자체 무게로 인해 이송부가 흔들리고 진동이 발생하는 문제가 있지만, 본 발명과 같이 복수개의 중공 강철봉으로 수직 이송부(400)를 Y축 이송부(300)에 고정시켜 무게를 경량화하고 강성을 증가시킴으로써 이러한 문제점을 해결할 수 있다 또한 Z축 방향 이송에 대해서도 볼스크류 구조를 사용하였으므로 종래에 비해 더 정밀하고 빠른 속도의 이송이 가능하고 장치 수명도 연장할 수 있는 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있으며, 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 파지부
200: 제1 수평 이송부
300: 제2 수평 이송부
400: 수직 이송부
500: 지지대
550: 지지대

Claims

가공 대상물을 파지하여 이송하는 이송부, 및 복수의 지지대(550)에 의해 지지되며 상기 이송부에게 제1 수평방향의 이송 경로를 제공하는 가이드 바(500)를 포함하는 갠트리 로더에 있어서,
상기 이송부는,
가공 대상물을 파지하는 파지부;
상기 가이드 바(500) 위에서 제1 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치된 제1 수평 이송부(200);
상기 제1 수평 이송부(200) 위에서 상기 제1 수평방향에 직교하는 제2 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치된 제2 수평 이송부(300); 및
상기 제2 수평 이송부(300)의 일단부에 결합되고, 하단부에 상기 파지부가 연결되어 상기 파지부를 수직방향으로 왕복 이송하는 수직 이송부(400);를 포함하고,
상기 제2 수평 이송부(300)는,
상기 제1 수평 이송부(200)에 결합된 하우징(330);
상기 하우징 내에 제2 수평방향으로 배치된 제1 스크류축(332);
상기 제1 스크류축을 회전시키는 구동모터(331);
복수개의 강구를 사이에 두고 상기 제1 스크류축(332)에 끼워져서 상기 하우징(330) 내에 배치되고, 상기 제1 스크류축(332)의 회전에 의해 제1 스크류축을 따라 이동하는 슬라이드 블록(335); 및
상기 하우징(330)의 양쪽 외측면을 둘러싸며 상기 슬라이드 블록(335)과 일체로 결합된 슬라이드 프레임(310);을 포함하고,
상기 수직 이송부(400)는,
복수개의 수직 프레임(421)에 의해 수직 방향으로 서로 소정거리 이격되어 배치된 상부 프레임(420) 및 하부 프레임(440);
상기 상부 프레임과 하부 프레임 사이에 수직방향으로 배치된 제2 스크류축(411);
상기 제2 스크류축(411)을 회전시키는 서보모터(410);
복수개의 강구를 사이에 두고 상기 제2 스크류축(411)에 끼워져서 상기 상부 프레임과 하부 프레임 사이에 배치된 제2 슬라이드 블록(415);
상기 제2 슬라이드 블록(415)과 일체로 결합된 상부 슬라이딩판(430); 및
상기 하부 프레임(440)의 하부에 배치되고, 복수개의 연결막대(431)에 의해 상기 상부 슬라이딩판(430)과 연결된 하부 슬라이딩판(450);을 포함하고,
상기 파지부는,
상기 수직 이송부(400)와 결합되는 플랜지(111)를 상단부에 갖는 연결부(110);
상기 연결부(110)의 내측 또는 외측에 부착된 서보모터(120);
상기 연결부(110)의 하단부에 회전가능하게 부착된 회전판(130); 및
상기 회전판(130)의 회전축(131)을 중심으로 서로 마주보는 위치에서 상기 회전판(130)에 부착된 한 쌍의 그립퍼;를 포함하고,
상기 파지부가, 상기 한 쌍의 그립퍼의 각각을 상하 방향으로 구동하기 위해 상기 회전판(130)에 배치된 한 쌍의 유압실린더를 더 포함함으로써, 상기 그립퍼가 가공 대상물을 파지하거나 파지를 해제할 때 상기 파지부와 주변 구조물과의 간섭을 방지하기 위해 상기 그립퍼가 개별적으로 상하로 움직일 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 갠트리 로더.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 프레임(440)이 상기 제2 수평 이송부(300)의 일단부에 결합되고,
상기 제2 스크류축(411)이 회전함에 따라 상기 상부 슬라이딩판(430)과 하부 슬라이딩판(450)이 일체로 상하 방향으로 왕복운동 가능한 것을 특징으로 하는 갠트리 로더.
제 2 항에 있어서,
상기 상부 프레임과 하부 프레임이 4개의 수직 프레임(421)으로 연결되고, 각각의 수직 프레임(421)이 강철의 중공 샤프트인 것을 특징으로 하는 갠트리 로더.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 수평 이송부(200)는 헬리컬 피니언 기어(241) 및 상기 기어를 회전구동하는 서보모터(240)를 포함하고, 상기 가이드 바(500)는 제1 수평방향을 따라 배열되고 상기 헬리컬 피니언 기어와 맞물리는 나사산을 갖는 랙 기어(245)를 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 로더.
제 2 항에 있어서,
상기 가이드 바(500)가, 제1 수평방향을 따라 상기 가이드 바의 상면과 측면에 각각 하나씩 배열된 제1 LM 레일(221) 및 제2 LM 레일(231)을 포함하고,
상기 제1 수평 이송부(200)는 서로 직교하는 상면판(211) 및 측면판(212)을 포함하고, 상기 상면판(211)은 상기 제1 LM 레일(221)과 맞물려서 슬라이딩하는 제1 LM 블록(222)을 포함하고, 상기 측면판(212)은 상기 제2 LM 레일(231)과 맞물려서 슬라이딩하는 제2 LM 블록(232)을 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 로더.
제 2 항에 있어서,
상기 제2 수평방향을 따라 상기 슬라이드 프레임(310)의 양쪽 내측면에 각각 하나씩 배열된 한 쌍의 제3 LM 레일(341)을 포함하고,
상기 하우징(330)은 하우징의 양쪽 외측면에 각각 배열되어 상기 한 쌍의 LM 레일(341)과 각각 맞물려서 슬라이딩하는 제3 LM 블록(342)을 포함하는 것을 특징으로 하는 갠트리 로더.