KR-20260060633-A - SCARA Robot Capable of Linear Movement

Abstract

본 발명은 스카라 로봇에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 스카라 로봇은, 컨베이어 장치에 장착되어 화물을 이송하는 스카라 로봇에 있어서, 화물을 흡착하고 이송하는 스카라 유닛과, 스카라 유닛을 컨베이어 장치에 장착시키도록 컨베이어 장치에 결합되는 베이스 브라켓을 포함하고, 스카라 유닛은 베이스 브라켓에서 컨베이어 장치의 화물 이송 방향인 제1 방향으로 직선 이동 가능하다. 따라서 본 발명은 원호 운동의 조합 없이도 직선 운동이 가능하므로, 스카라 유닛의 길이를 최소화할 수 있으며, 이러한 스카라 유닛의 길이 단축으로 인해 작업 정밀도를 향상시키고 진동 발생을 최소화할 수 있다.

Inventors

• 이재훈

Assignees

• 현대무벡스 주식회사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241025

Claims (8)

1. 컨베이어 장치에 장착되어 화물을 이송하는 스카라 로봇에 있어서, 화물을 흡착하고 이송하는 스카라 유닛; 및 상기 스카라 유닛을 상기 컨베이어 장치에 장착시키도록 상기 컨베이어 장치에 결합되는 베이스 브라켓을 포함하고, 상기 스카라 유닛은 상기 베이스 브라켓에서 상기 컨베이어 장치의 화물 이송 방향인 제1 방향으로 직선 이동 가능한, 스카라 로봇.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스카라 로봇은 상기 스카라 유닛이 결합되며, 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 상기 베이스 브라켓에 결합되는 이동 브라켓; 및 상기 이동 브라켓이 상기 제1 방향으로 이동하도록 구동력을 제공하는 브라켓 구동 유닛을 더 포함하는, 스카라 로봇.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 스카라 로봇은 상기 스카라 유닛이 구동하도록 구동력을 제공하는 스카라 구동 유닛을 더 포함하고, 상기 스카라 구동 유닛은 상기 스카라 유닛과 일체로 상기 제1 방향으로 이동하도록 상기 이동 브라켓에 결합되는, 스카라 로봇.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 베이스 브라켓은 상기 이동 브라켓의 제1 방향 이동을 가이드하도록 상기 제1 방향을 따라 배치되는 하나 이상의 가이드 레일을 구비하며, 상기 이동 브라켓은 상기 스카라 유닛이 결합되는 수평 플레이트와, 상기 수평 플레이트에 결합되며, 상기 가이드 레일에 이동 가능하게 결합되는 하나 이상의 가이드 블록을 구비하는, 스카라 로봇.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 브라켓 구동 유닛은 구동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터로부터 구동력을 제공받아 회전하는 제1 풀리와, 상기 제1 풀리와 상기 제1 방향을 따라 이격 배치되는 제2 풀리, 그리고 상기 제1 풀리와 제2 풀리에 감겨 순환 이동하는 벨트를 구비하고, 상기 이동 브라켓은 상기 벨트를 통해 제1 방향 이동을 위한 구동력을 제공받는, 스카라 로봇.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 이동 브라켓은 상기 수평 플레이트에 결합되며 하단에 상기 벨트와 접촉하는 접촉부를 갖는 수직 플레이트와, 상기 벨트를 사이에 두고 상기 접촉부와 결합하는 클램프 플레이트를 구비하는, 스카라 로봇.
7. 제 4 항에 있어서, 일단부가 상기 이동 브라켓에 결합되고 타단부가 상기 베이스 브라켓에 결합되는 케이블 베어를 더 포함하는, 스카라 로봇.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 이동 브라켓은 상기 수평 플레이트를 두께 방향으로 관통하게 배치되며 상기 수평 플레이트의 상측과 하측 공간을 연통하도록 중공 구조를 갖는 중공 블록을 구비하고, 상기 케이블 베어의 일단부는 상기 중공 블록에 결합되는, 스카라 로봇.

Description

직선 이동이 가능한 스카라 로봇{SCARA Robot Capable of Linear Movement} 본 발명은 스카라 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화물을 흡착하여 이송하는 스카라 유닛을 직선 이동 가능한 이동 브라켓을 통해 컨베이어 장치에 장착히여 원호 운동의 조합 없이도 직선 운동이 가능하므로, 스카라 유닛의 길이를 최소화하는 스카라 로봇에 관한 것이다. 물류라는 용어는 물적 유통(physical distribution)의 줄임말로서, 생산자로부터 소비자에게 제품, 재화를 효과적으로 옮겨주는 기능 또는 활동의 총칭이다. 일반적으로 포장, 하역, 수송, 보관 및 정보와 같은 여러 활동을 말한다. 통상적으로 제품, 재화를 수송하는 데는 포장, 보관, 집하/적재, 수송, 하역/배달, 보관 등의 여러 과정을 거친다. 어떠한 수송수단을 이용하든 이러한 과정을 거치지 않고는 제품, 재화의 이동은 불가능하다. 이러한 이동의 전체를 종합적으로 보는 것이 물적 유통(물류)인 것이다. 근래에 들어서는 대량생산, 대량판매, 대량소비가 시대의 추세가 되었으며, 그 사이를 잇는 물자의 흐름을 효율화할 필요성이 커졌기 때문에 물류의 중요성이 점차 커지고 있다. 물류 창고는 일반적으로 공장 또는 생산지에서 대량으로 생산된 각종 식료품, 음료, 의류, 가전, 잡화 및 산업용품 등의 일상에서 사용되는 모든 화물들을 일시 또는 장기간 적재 보관하기 위한 저장창고를 말한다. 이러한 물류 창고는 최근 물류산업의 급속한 발달로 인해 단순한 물류의 관리 차원에서 벗어나, 물류 창고 내 보관 재고의 화물 배치에서부터 효율적인 입출고는 물론 재고 관리 등의 새로운 비즈니스의 창출을 도모할 수 있도록 설계 및 시공되고 있다. 이러한 물류 창고는 신속한 화물의 입고와 출고가 중요하기 때문에 대부분 기계화 또는 자동화된 화물의 적재 및 하역 수단을 구비하고 있으며, 대표적으로 스태커 크레인, 셔틀, 리프트 등의 자동화 설비가 사용되고 있다. 이외에도 창고 바닥 또는 천장에 설치된 레일을 따라 이송 대차가 이동하며 화물을 이송하는 방식의 이송 시스템 등 다양한 장치들이 사용되고 있다. 이송 시스템에 대표적으로 사용되는 장치로는 컨베이어 장치가 있으며, 이는 물류 창고에서 화물의 입고 및 출고 작업을 신속하고 효율적으로 처리하는 데 필수적인 역할을 한다. 최근에는 컨베이어 장치에 스카라(SCARA, Selective Compliance Assembly Robot Arm) 로봇을 장착하여 화물을 컨베이어 장치 위에 자동으로 안착시키는 과정을 자동화하는 기술이 널리 적용되고 있다. 이러한 자동화는 물류 작업의 효율성을 극대화하며, 인력 의존도를 줄이는 데 큰 기여를 하고 있다. 스카라 로봇의 대표적인 예로 흡착형 스카라 로봇이 사용된다. 흡착형 스카라 로봇은 흡착 유닛을 통해 화물을 안정적으로 잡아 움직이는 방식으로, 다양한 형태와 크기의 화물을 처리할 수 있는 유연성을 제공한다. 이 흡착형 스카라 로봇은 정밀한 제어가 가능하며, 화물을 안정적으로 이송할 수 있다는 장점 때문에 물류 창고 및 자동화 이송 시스템에서 널리 채택되고 있다. 컨베이어 장치에 장착되는 흡착형 스카라 로봇은 다수의 화물 중 목표한 화물을 주변 화물의 간섭 없이 컨베이어 장치로 이송하는 과정에서 직선 운동이 요구된다. 특히, 운행 중인 컨베이어 장치에 화물을 이송하여 안착시켰다면 화물은 안착 즉시 컨베이어 장치에 의해 이송되는데 흡착형 스카라 로봇은 화물의 이송 방향 하류 측에 위치한 상태로 화물을 이송하기 때문에 컨베이어 장치에 화물을 안착시킨 후 즉시 회피 이동을 수행해야 한다. 이와 같은 회피 이동에도 직선 운동이 수행되므로 컨베이어 장치에 장착되는 흡착형 스카라 로봇은 화물을 컨베이어 장치로 이송하는 과정에서 더욱 긴 직선 운동이 요구된다. 그런데 종래의 스카라 로봇은 원호 운동을 조합하여 직선 운동을 수행하기 때문에, 요구되는 직선 운동 거리가 길어질수록 스카라 로봇을 구성하는 각 암의 길이가 길어져야 한다. 그러나 이와 같이 암의 길이가 길어지는 경우 그 구조적 강성이 떨어지기 때문에 정밀한 작업이 어려워질 수 있다는 문제점이 존재한다. 또한, 암의 길이가 길어지면 진동의 발생이 쉬워지고, 이 진동은 컨베이어 장치 전체에 전달되어 시스템의 안정성을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스카라 로봇의 전체적인 모습을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 브라켓을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 브라켓을 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 "A-A" 선을 따라 취한 단면도이다. 도 5는 브라켓 구동 유닛이 베이스 브라켓에 장착된 모습을 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 브라켓이 벨트에 결합된 모습을 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 베어의 일단부가 이동 브라켓에 결합된 모습을 도시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 브라켓의 직선 이동 모습 일례를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 브라켓의 직선 이동 모습 다른 예를 도시한 도면이다. 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. 이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 스카라 로봇에 대해 보다 구체적으로 살펴본다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스카라 로봇의 전체적인 모습을 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스카라 로봇은 컨베이어 장치에 장착되어 외부의 화물을 컨베이어 장치로 이송하는 것으로, 원호 운동의 조합 없이도 컨베이어 장치의 화물 이송 방향(이하, '제1 방향'이라 한다)으로 직선 운동 가능한 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 스카라 로봇은 화물을 흡착하고 이송하는 스카라 유닛(10)과, 스카라 유닛(10)에 구동력을 제공하는 스카라 구동 유닛(20)과, 컨베이어 장치에 결합되는 베이스 브라켓(30)과, 베이스 브라켓(30)에 결합되는 이동 브라켓(50)과, 이동 브라켓(50)에 구동력을 제공하는 브라켓 구동 유닛(70)을 포함하여 구성될 수 있다. 스카라 유닛(10)은 화물을 흡착 가능하도록 하나 이상의 흡착 패드를 구비하는 스카라 헤드(11)와, 스카라 헤드(11)가 연결되는 미들 암(13), 그리고 미들 암(13)이 연결되며 이동 브라켓(50)에 결합되는 베이스 암(15)을 구비할 수 있다. 이때, 스카라 헤드(11)는 미들 암(13)에 수직축을 중심으로 회전 가능하게 연결되며, 미들 암(13)은 베이스 암(15)에 수직축을 중심으로 회전 가능하게 연결되고, 베이스 암(15)은 이동 브라켓(50)에 수직축을 중심으로 회전 가능하게 결합된다. 그리고 각 회전축은 브라켓 구동 유닛(70)을 통해 회전을 위한 구동력을 제공받는다. 따라서, 스카라 헤드(11)와 미들 암(13) 그리고 베이스 암(15)은 각각의 수직축을 중심으로 원호 운동 가능하며, 스카라 헤드(11)는 각각의 원호 운동의 조합에 의해 수평면 상에서 비교적 자유로운 움직임을 가질 수 있다. 베이스 브라켓(30)은 컨베이어 장치에 장착되며, 베이스 브라켓(30)에는 이동 브라켓(50)이 결합된다. 이동 브라켓(50)은 베이스 브라켓(30)에 제1 방향을 따라 직선 이동 가능하게 결합될 수 있으며, 브라켓 구동 유닛(70)은 베이스 브라켓(30)에 장착되며 이동 브라켓(50)과 연결되어 이동 브라켓(50)에 직선 이동을 위한 구동력을 제공할 수 있다. 따라서, 이동 브라켓(50)은 브라켓 구동 유닛(70)의 구동에 의해 베이스 브라켓(30) 상에서 제1 방향 직선 이동할 수 있다. 이때, 이동 브라켓(50)에는 스카라 유닛(10)과 스카라 구동 유닛(20)이 장착되며 이에 따라 스카라 유닛(10)과 스카라 구동 유닛(20)은 이동 브라켓(50)과 함께 일체로 이동하게 된다. 이로 인해 스카라 유닛(10)은 별도의 원호 운동 없이 직선 운동이 가능해진다. 특히, 스카라 구동 유닛(20) 역시 스카라 유닛(10)과 일체로 직선 운동하므로 직선 운동 중에도 스카라 유닛(10)은 스카라 구동 유닛(20)에 의해 제공받은 구동력을 통해 별도의 움직임을 가질 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 브라켓을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 브라켓을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3의 "A-A" 선을 따라 취한 단면도이다. 그리고 도 5는 브라켓 구동 유닛이 베이스 브라켓에 장착된 모습을 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 베이스 브라켓(30)과, 이동 브라켓(50), 그리고 이들의 결합 관계에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다. 도 2를 참조하여 베이스 브라켓(30)을 살펴보면, 베이스 브라켓(30)은 지면과 수평하게 배치되며 컨베이어 장치와 결합하는 베이스 플레이트