KR102631302B1 - 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치에 관한 것이다. 이는, 받침프레임상에 설치된 승강테이블, 승강테이블의 상부에 고정되는 고정바디, 고정바디 상면에 고정된 지지환봉을 갖는 캐리어와; 지지환봉에 지지되는 제1아암과; 제1아암의 연장단부에 끼워지는 수직샤프트, 수직샤프트에 일체를 이루는 샤프트홀더, 샤프트홀더의 측부에 고정된 연결브라켓을 갖는 제1관절부와; 연결브라켓에 연결된 상태로 상하방향 회전 가능한 상향연장빔을 포함하는 제2아암과; 상향연장빔의 연장단부에 연결되는 제2관절부와; 제2관절부에 연결되고 상하 회전 가능한 한 쌍의 하향연장빔을 구비한 제3아암과; 하향연장빔에 연결되는 말단관절부와; 말단관절부에 구비되고 산업공구를 착탈 가능하게 지지하는 공구홀더를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치는, 작업자를 대신하여 공구를 파지하므로 인력 부담을 경감시키고, 대상물에 대한 공구의 위치를 정확하게 유지시킴으로서 작업 효율성을 개선하고 오류나 사고의 위험성을 줄인다.

Description

다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치{Industrial tool handling device with multi-joint arm}

본 발명은 산업 현장에서 사용되는 각종 공구의 취급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 작업자를 대신하여 공구를 파지하므로 인력 부담을 경감시키고, 대상물에 대한 공구의 위치를 정확하게 유지시킴으로서 작업 정밀성을 향상시키는, 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치에 관한 것이다.

제조 산업 현장에서 사용되는 다양한 장비 중에는, 작업자가 손으로 직접 파지하여 사용하는 공구류도 포함된다. 예를 들어, 핸드드릴이나 공압 탭핑기, 그라인더, 용접기 등(이하, 산업공구)은, 작업자가 손으로 잡고 취급하는 장비이다.

그런데 상기한 산업공구는 손으로 파지하는 것이기는 하지만, 어느 정도의 무게가 있으므로, 연속적으로 사용하는 것은 육체적으로 큰 부담이 되기 마련이다. 가령, 핸드드릴을 이용해 몇 시간 동안 동일한 드릴링 작업을 하는 것은 육체적으로 매우 힘든 일일뿐더러, 핸드드릴의 포지셔닝이 부정확해 작업 품질을 기대할 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 산업용 로봇이 사용되기도 하는데, 산업용 로봇은 그 자체의 비용이 고가(高價)이며, 작업 난이도에 비해 지나치게 정교한 구조를 갖는 경우가 많아, 영세한 업체에서는 현실적으로 사용되지 않는다. 예를 들어, 구멍을 뚫는 단순 작업을 반복하는 정도에, 고가의 로봇을 투입하지는 않는 것이다. 산업공구를, 작업자 대신 파지하여 공구 포지셔닝 정도를 보조할 수 있는 장치가 요구되고 있는 것이다.

이와 관련된 발명의 배경이 되는 기술로서, 국내 등록실용신안공보 제20-0445027호 (다기능 암을 이용한 수직 경사면 위빙 용접 장치)가 개시된 바 있다.

개시된 용접 장치는, 대차에 설치되는 전후 이동슬라이드와, 전후 이동 슬라이드에 설치되는 상하 슬라이드가 설치되고, 상하 슬라이드에 위빙 기구를 장착하여 수직 경사면의 위빙 용접을 하도록 이루어진 위빙 용접 장치에 있어서, 대차의 상하 이동 슬라이드에 설치되는 고정 플레이트와; 고정 플레이트의 단부에 수직 방향으로 회전하고, 회전 방향에 수직하게 슬라이딩 가능하도록 설치되는 롤방향 기구부와; 롤방향 기구부의 단부에 회동핀 구조로 수직 방향으로 회전하고, 회전 방향에 수직하게 슬라이딩 가능하도록 설치되는 피치방향 기구부와; 피치방향 기구부의 단부에 요방향 회전이 가능하게 설치되는 요방향 회전부와; 요방향 회전부에 설치되는 위빙 모터와; 위빙모터의 위빙축에 결합 설치되는 토치 결합 어댑터와; 토치 결합 어댑터에 결합 설치되는 용접토치로 구성된다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 대상물에 대한 공구의 위치를 정확하게 유지시킴으로서 작업 효율성을 개선하고 오류나 사고의 위험성을 줄이는, 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치는, 산업용공구를 가공대상물의 가공면상에 포지셔닝 시키는 것으로서, 다수의 바퀴에 의해 받쳐진 받침프레임, 받침프레임상에 승강 가능하도록 수평 설치된 승강테이블, 승강테이블의 높이를 조절하는 높이조절부, 승강테이블의 상부에 고정되며 지지력을 제공하는 고정바디, 고정바디 상면에 수직으로 고정된 지지환봉을 구비하는 캐리어와; 일단부가 상기 지지환봉에 지지되며, 지지환봉을 중심축으로 삼아 회전 가능한 제1아암과; 제1아암의 연장단부에 축회전 가능하도록 끼워지고 수직으로 연장된 수직샤프트, 수직샤프트에 일체를 이루는 샤프트홀더, 샤프트홀더의 측부에 고정된 연결브라켓을 갖는 제1관절부와; 일단부가 연결브라켓에 핀 연결된 상태로 상호 평행하게 연장되며, 핀을 중심으로 상하방향 회전 가능한 상향연장빔을 포함하는 제2아암과; 상향연장빔의 연장단부에 핀 연결되는 지지판을 갖는 제2관절부와; 제2관절부의 지지판에 핀 연결되고 핀을 중심으로 상하 회전 가능한 한 쌍의 하향연장빔을 구비한 제3아암과; 하향연장빔의 단부에 핀 연결되는 지지브라켓이 포함된 말단관절부와; 말단관절부에 구비되고 산업공구를 착탈 가능하게 지지하는 공구홀더와; 상기 제1관절부와 상향연장빔을 연결하며, 제2관절부가 제1관절부에 비해 높은 고도를 유지하게 하는 제1가스스프링과; 제2관절부와 하향연장빔을 연결하고, 말단관절부가 제2관절부보다 낮은 고도를 유지하게 하는 제2가스스프링을 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 다관절 아암을 갖는 또 다른 산업공구 취급장치는, 산업용공구를 가공대상물의 가공면상에 포지셔닝 시키는 것으로서, 상부에 수평의 고정테이블을 갖는 차체, 차체의 하부에 구비되어 차체를 받치는 구동휠, 구동휠을 동작시키는 휠구동부, 휠구동부를 제어하는 컨트롤러, 휠구동부에 전력을 공급하는 배터리가 구비된 캐리어와; 상기 고정테이블 상에 적층 고정되는 다수의 적층슬래브와; 최상층 적층슬래브에 수직으로 고정된 지지환봉과; 일단부가 상기 지지환봉에 지지되며 지지환봉을 중심축으로 삼아 회전 가능한 제1아암과; 제1아암의 연장단부에 축회전 가능하도록 끼워지고 수직으로 연장된 수직샤프트, 수직샤프트에 일체를 이루는 샤프트홀더, 샤프트홀더의 측부에 고정된 연결브라켓을 갖는 제1관절부와; 일단부가 연결브라켓에 핀 연결된 상태로 상호 평행하게 연장되며, 핀을 중심으로 상하방향 회전 가능한 상향연장빔을 포함하는 제2아암과; 상향연장빔의 연장단부에 핀 연결되는 지지판을 갖는 제2관절부와; 제2관절부의 지지판에 핀 연결되고 핀을 중심으로 상하 회전 가능한 한 쌍의 하향연장빔을 구비한 제3아암과; 플레이트의 형태를 취하며 하향연장빔의 단부에 핀 연결되는 인덱스패널을 구비한 말단관절부와; 말단관절부에 연결되고 산업공구를 착탈 가능하게 지지하는 공구홀더와; 상기 제1관절부와 상향연장빔을 연결하며, 제2관절부가 제1관절부에 비해 높은 고도를 유지하게 하는 제1가스스프링과; 제2관절부와 하향연장빔을 연결하고, 말단관절부가 제2관절부보다 낮은 고도를 유지하게 하는 제2가스스프링을 포함하고, 상기 공구홀더는; 일단부가 홀더핀을 통해 인덱스패널에 회전 가능하도록 설치되는 연장바와, 연장바의 타단부에 구비되고 산업공구를 파지하는 공구파지부를 포함하고, 상기 인덱스패널은; 홀더핀을 중심으로 하는 가상의 원의 원호를 따라 마킹된 눈금부와, 홀더핀을 중심으로 하는 가상의 원의 원호를 따라 일정간격으로 배열된 다수의 걸이구멍을 구비하며, 상기 연장바에는, 다수의 걸이구멍 중 하나의 걸이구멍에 끼워져 연장바의 각도를 유지하는 각도유지핀이 설치되고, 홀더핀에는, 상기 눈금부측으로 레이저광을 조사하여 연장바의 기울어진 각도를 표시하는 레이저포인터가 장착된다.

아울러, 상기 적층슬래브는, 위아래로 끼움 결합하는 사각의 중량판이고, 적층슬래브의 측부에는; 지지력을 제공하는 틸팅테이블과, 틸팅테이블의 상면에 고정되고 수직으로 연장된 지지환봉과, 틸팅테이블의 하부에 구비되며 틸팅테이블의 경사각을 조절하는 경사조절수단이 더 설치되고, 상기 캐리어에는; 수직의 승강 운동력을 출력하는 부양액추에이터와, 부양액추에이터에 의해 승강하고 구동축이 지면을 향하는 방위조절모터와, 방위조절모터의 구동축에 고정되고, 부양액추에이터가 방위조절모터를 하강시킬 때 지면을 가압하여 지면으로부터 반작용력을 전달받아 캐리어를 부양시키는 디스크형태의 접지판이 더 구비되며, 접지판의 주연부에는, 원주방향을 따라 연장된 사이드슬릿이 형성되고, 상기 사이드슬릿에 착탈 가능하도록 장착되어, 부양한 캐리어의 넘어짐을 방지하는 확장판을 포함한다.

또한, 상기 말단관절부에는 피감지탭이 더 장착되고, 캐리어에는; 상기 피감지탭의 위치를 감지하고, 감지정보를 컨트롤러로 전달하여, 컨트롤러가 휠구동부를 구동하여 캐리어를 피감지탭측으로 이동시키게 하는 추종센서부가 설치되며, 제2아암과 제3아암의 사이에는; 제2아암에 대한 제3아암의 사이각의 변화를 감지하고, 감지 내용을 컨트롤러로 전달하는 사이각 감지수단이 더 설치된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치는, 작업자를 대신하여 공구를 파지하므로 인력 부담을 경감시키고, 대상물에 대한 공구의 위치를 정확하게 유지시킴으로서 작업 효율성을 개선하고 오류나 사고의 위험성을 줄인다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치를 전체적으로 나타내 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 제1관절부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 제2관절부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치를 전체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 적층슬라브를 별도로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 접지판의 확장 방식을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 6의 확장판의 사시도이다.
도 8은 도 4에 도시한 사이각센서의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 4의 말단관절부의 세부 구성을 나타내 보인 측면도이다.
도 10은 도 9의 A-A선 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치(10)를 전체적으로 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 제1관절부(32)를 확대하여 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 도 1의 제2관절부(35)를 도시한 도면이다.

본 실시예의 산업공구 취급장치(10)는 산업에 사용되는 공구를 가공대상물(101)의 가공면상에 포지셔닝 시키는 것이다. 본 설명에서의 '산업공구'는 작업자가 손으로 파지하여 사용하는 모든 동력식 공구를 포함한다. 가령, 핸드드릴, 공압식태핑기, 그라인더, 용접토치 등이 산업공구이다. 또한, 포지셔닝이라 함은 가공면에 대한 산업공구의 정위치를 의미한다. 정밀한 가공을 위해서는, 가공면에 대한 산업공구의 상대 위치가 중요한데, 이러한 산업공구의 정위치 태스크를 수행하는 것이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 산업공구 취급장치(10)는, 캐리어(20)와 다관절아암(30)을 구비한다. 또한 다관절아암(30)은, 제1아암(31), 제1관절부(32), 제2아암(34), 제2관절부(35), 제3아암(36), 말단관절부(37), 공구홀더(38)를 갖는다.

캐리어(20)는, 취급장치(10)를 이동식으로 사용할 수 있게 하는 것으로서, 받침프레임(21), 승강테이블(23), 높이조절부, 고정바디(25), 지지환봉(25a)을 구비한다.

받침프레임(21)은 수평의 사각 구조체로서 네 귀퉁이 하부에 바퀴(21a)를 갖는다. 또한 받침프레임(21)의 일측에는 손잡이(21c)가 마련되어 있다. 손잡이(21c)를 이용해 캐리어(20)를 이동시킬 수 있는 것이다.

승강테이블(23)은 받침프레임(21)상에 승강 가능하도록 수평 설치된 판상부재이며 고정바디(25)를 지지한다. 승강테이블(23)은 높이조절부에 의해 승강한다. 높이조절부는 다수의 다리(22a)와 액추에이터(22b)를 갖는다. 다리(22a)는 하단부가 받침프레임(21)에 지지되며 X자로 교차된 타입의 구조체로서 액추에이터(22b)에 의해 교차 운동하며 승강테이블(23)의 높이를 조절한다. 이러한 높이조절 방식은 일반적인 것으로서 그에 관한 설명은 생략한다.

고정바디(25)는 육면체 형태의 강철제 중량물로서, 상부에 지지환봉(25a)과 다수의 인양고리(25c)를 갖는다. 지지환봉(25a)은 수직으로 연장된 환봉형 부재로서 제1아암(31)의 링크부(31b)와 결합한다. 고정바디(25)와 지지환봉(25a)은, 제1아암(31)으로부터 공구홀더(38) 까지의 무게에 의한 모멘트하중을 감당한다. 인양고리(25c)는 고정바디(25)를 이송하기 위해 크레인의 후크에 거는 부분이다.

제1아암(31)은, 일단부가 지지환봉(25a)에 지지되며, 지지환봉을 중심축으로 삼아 회전 가능한 부재로서, 연장부(31a)와 링크부(31b)를 갖는다. 연장부(31a)는 길이방향으로 직선 연장된 막대형 부재이다. 또한 링크부(31b)는 연장부(31a)의 양단부에 수직으로 고정된 중공파이프이다.

일측 링크부(31b)에는 지지환봉(25a)이 끼워지고, 타측 링크부(31b)에는 수직샤프트(32a)가 삽입된다. 제1아암(31)은 지지환봉(25a)을 회전축으로 삼아 회전 가능하다.

제1관절부(32)는, 제1아암(31)과 제2아암(34)을 연결하는 부분이다. 제1관절부(32)에는, 수직샤프트(32a), 샤프트홀더(32c), 연결브라켓(32e)이 포함된다.

수직샤프트(32a)는 링크부(32b)에 삽입되는 수직축이다. 수직샤프트(32a)와 링크부(32b)에 끼워진 상태로 축회전 가능하다. 샤프트홀더(32c)는 중공파이프형 부재로서 수직샤프트(32a)를 수용한 상태로 결합한다. 수직샤프트(32a)와 샤프트홀더(32c)는 일체를 이룬다.

그리고, 연결브라켓(32e)는 대략 ㄷ 자의 형상을 취하며 샤프트홀더(32c)의 외주면에 결합하는 부재이다. 연결브라켓(32e)에는 제2아암(34)이 링크된다.

도면부호 40은 중계기이다. 중계기(40)는 공기호스(41b)를 통해 산업공구(103)와 연결되며, 외부로부터 공급된 공기를 공기호스(41a)를 통해 산업공구(103)로 전달한다. 산업공구(103)가 공압식 공구가 아닐 경우에는 중계기(40)가 생략된다.

제2아암(34)은 한 쌍의 상향연장빔(34a)을 갖는다. 상향연장빔(34a)은, 일단부가 연결브라켓(32e)에 연결핀(34d)으로 연결된 상태로 상호 평행하게 연장된 부재이다. 한 쌍의 상향연장빔(34a)은 항상 평행을 이룬다. 또한 상향연장빔(34a)은 작업자에 의해 (연결핀(34d)을 회전축으로 삼아) 상하방향으로 회전 가능하다. 상향연장빔(34a)의 연장단부는, 제2관절부(35)의 지지판(35a)에 링크된다. 즉 연결핀(34d)을 통해 지지판(35a)에 연결되는 것이다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 일측 상향연장빔(34a)과 연결브라켓(32e)의 사이에는 제1가스스프링(33a)이 장착된다. 제1가스스프링(33a)의 일단부는 고정핀(33d)을 통해 상향연장빔(34a)에, 타단부는 고정핀(33d)을 통해 연결브라켓(32e)에 링크되는 것이다.

제1가스스프링(33a)은 상향연장빔(34a)을 화살표 a방향으로 탄력 지지한다. 제1가스프프링(33a)이 없다면, 제2아암(34)이 자중에 의해 그대로 처질 것이다. 제1가스스프링(33a)에 의한 최대 상향지지력은, 연결브라켓(32e)에 가해지는 하중모멘트 이상이다. 제1가스스프링(33a)은, 대기상태(외력이 가해지지 않은 상태)에서, 제2관절부(35)가 제1관절부(32)에 비해 높은 고도를 유지하게 하는 역할을 한다.

제2관절부(35)는 제2아암(34)과 제3아암(36)을 연결시키는 역할을 한다. 제2관절부(35)에는 두 겹의 지지판(35a)이 포함된다. 지지판(35a)은 연결핀(34d,36d)을 통해 상향연장빔(34a) 및 하향연장빔(36a)과 링크된다.

제3아암(36)은 한 쌍의 하향연장빔(36a)을 갖는다. 하향연장빔(36a)은 상호 평행하며 연장단부가 연결핀(36d)을 통해 말단관절부(37)에 링크된다. 하향연장빔(36a)은 연결핀(36d)을 중심으로 상하 회전 가능하다. 그리고, 하향연장빔(36a)의 간격은, 상향연장빔(34a)의 상호간의 간격과 같다.

그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 일측 하향연장빔(36a)과 제2관절부(35)의 사이에는 제2가스스프링(33b)이 설치된다. 제2가스스프링(33b)은 고정핀(33d)을 통해 하향연장빔(36a)과 지지판(35a)에 각각 연결된다. 제2가스스프링(33b)은, 대기 상태에서, 말단관절부(37)가 제2관절부(35)보다 낮은 고도를 유지하게 한다.

말단관절부(37)는, 하향연장빔(36a)의 단부에 연결핀(36d)으로 연결되는 지지브라켓(37a)을 갖는다. 지지브라켓(37a)은 공구홀더(38)와 결합한다. 공구홀더(38)는 지지브라렛(37a)에 지지된 상태로 산업공구(103)를 착탈 가능하게 지지한다. 공구홀더(38)의 구조는, 산업공구(103)의 모양에 따라 당연히 달라진다.

상기 구성을 갖는 산업공구 취급장치(10)의 사용방법은 다음과 같다.

작업자는, 가공대상물(101) 근처로 캐리어(20)를 이동시킨다. 캐리어(20)가 가공대상물(101)의 근처에 배치되었다면, 공구홀더(38)에, 산업공구를 장착한다. 산업공구(103)가 장착되었다면 산업공구(103)를 가공대상면에 접근시킨 후 가공을 시작한다. 해당 지점에 대한 가공이 완료되었다면, 산업공구를 다음 가공지점으로 이동시킨다. 산업공구를 움직이는 동안, 상향연장빔(34a)과 하향연장빔(36a)의 각도는 수시로 변하며, 제1,2가스스프링(33a,33b)도 팽창과 수축을 반복한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치(50)를 전체적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 적층슬래브(74)를 별도로 도시한 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시한 접지판(67)의 확장 방식을 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 7은 도 6의 확장판(68)의 사시도이고, 도 8은 도 4에 도시한 사이각센서의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 도 4의 말단관절부의 세부 구성을 나타내 보인 측면도이며, 도 10은 도 9의 A-A선 단면도이다.

이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리키며 그에 관한 반복 설명은 생략한다.

도시한 바와 같이, 제2실시예에 따른 산업공구 취급장치(50)는, 캐리어(60), 적층슬래브(74), 지지환봉(25a), 틸팅테이블(71), 경사조절기(72), 다관절아암(30)을 구비한다. 또한 다관절아암(30)에는, 제1아암(31), 제1관절부(32), 제2아암(34), 제2관절부(35), 제3아암(36), 말단관절부(89), 공구홀더(38), 제1,2가스프링(33a,33b)이 포함된다.

캐리어(60)는, 취급장치(50)를 이동식으로 사용할 수 있게 하는 것으로서, 고정테이블(69), 차체(61), 구동휠(62b), 휠구동부(62a), 컨트롤러(63), 배터리(61b), 추종센서부(64), 통신모듈(61c), 부양액추에이터(65), 방위조절모터(66), 접지판(67)을 갖는다.

차체(61)는 다관절아암(30)을 지지하는 것으로서, 상부에 고정테이블(69), 하부에 구동휠(62b)과 휠구동부(62a)를 갖는다. 고정테이블(69)은 일정두께를 갖는 강철판이다. 또한, 구동휠(62b)은 휠구동부(62a)에 의해 구름운동 하는 바퀴이다. 휠구동부(62a)는 구동휠(62b)을 회전시키는 모터로서 컨트롤러(63)에 의해 제어된다. 컨트롤러(63)에 의해 캐리어(60)의 이동이 가능한 것이다.

컨트롤러(63)는 취급장치(50)의 작동과 관련된 제어신호를 출력하는 것으로서, 추종센서부(64) 및 통신모듈(61c)과 접속된다. 추종센서부(64)는 피감지탭(88)의 위치를 감지하는 센서이고, 통신모듈(61c)은 신호출력부(83e)에서 출력된 신호를 수신하여 컨트롤러(63)로 전달한다. 이에 관한 설명은 후술된다.

배터리(61b)는, 휠구동부(62a)에 전력을 공급하는 전원이다. 배터리(61b)는 충전형 배터리로서 마치 전기차의 배터리와 같은 방식으로 충전 가능하다.

부양액추에이터(65)는, 차체(61)의 중앙부에 내장된 것으로서, 수직으로 승강하는 피스톤로드(65b)를 갖는다. 피스톤로드(65b)는 부양액추에이터(65)의 작동에 의해 승강운동 한다. 부양액추에이터는 유압식 실린더일 수 있다.

방위조절모터(66)는 피스톤로드(65b)의 하단부에 고정되며, 부양액추에이터(65)의 작동에 의해 승강한다. 방위조절모터(66)가 자체가 승강하는 것이다. 방위조절모터(66)는 차체(61)의 하부로 노출되며 구동축(66a)이 지면을 향한다.

접지판(67)은, 일정두께를 갖는 디스크형 부재로서, 방위조절모터의 구동축(66a)에 고정된다. 접지판(67)은 부양액추에이터(65)가 방위조절모터를 하강시킴에 따라 지면에 닿는다. 접지판(67)이 지면에 닿은 상태에서 방위조절모터(66)를 더욱 하강시키면, 구동휠(62b)이 지면으로부터 떨어진다. 즉, 캐리어(60)가 지면으로부터 부양된 것이다.

이 상태에서 방위조절모터(66)를 동작시키면 캐리어(60)의 방위(방향)가 조절된다. 캐리어(60)에 별도의 조향장치를 적용하지 않더라도 캐리어(60)를 원하는 방향으로 이동시킬 수 있는 것이다. 부양액추에이터(65)와 방위조절모터(66)도 컨트롤러(63)에 의해 제어된다.

또한, 접지판(67)의 외주면에는 사이드슬릿(67a)이 형성되어 있다. 사이드슬릿(67a)은 일정폭 및 깊이를 갖는 홈으로서, 확장판(68)을 수용한다.

확장판(68)은 도 7에 도시한 형상을 갖는 판상부재로서, 일단부에 슬릿끼움부(68a)를 갖는다. 슬릿끼움부(68a)를 사이드슬릿(67a)에 삽입하면 도 6에 도시한 바와 같이 접지면이 확장된다. 이처럼 접지면이 확장되므로 캐리어(60)의 무게 중심이 한쪽으로 쏠려 있는 상태에서 캐리어(60)를 부양시키더라도 캐리어(60)가 옆으로 넘어갈 염려가 없다.

한편, 적층슬래브(74)는, 도 1을 통해 설명한 고정바디(25)의 역할을 하는 것으로서 다수 개가 적층된 구조를 갖는다. 적층슬래브(74)는 사각형의 평면 형상을 가지며, 상면에는 홈삽입부(74b), 저면에는 도브테일홈(74a)을 갖는다.

홈삽입부(74b)는 상층 적층슬래브(74)의 도브테일홈(74a)에 슬라이딩 삽입 고정되는 부분이다. 다수의 적층슬래브(74) 중 최하층 적층슬래브(74)는 고정테이블(69)에 볼팅 또는 용접 결합된다. 적층슬래브(74)의 적용 개수를 조절하여 지지환봉(25a)의 높이를 조절할 수 있다.

최상층 적층슬래브(74)에는 홈삽입부(74b)가, 최하층 적층슬래브에는 도브테일홈(74a)이 없다. 지지환봉(25a)은 최상층 적층슬래브(74)의 상면에 수직으로 고정된다. 지지환봉(25a)의 적용 개수는 달라질 수 있다.

적층슬래브(74)의 측부에는 다수의 경사조절기(72)와 틸팅테이블(71)이 구비된다. 틸팅테이블(71)은 일정두께를 갖는 사각판으로서 그 상면에 지지환봉(25a)을 갖는다. 지지환봉(25a)에는 제1아암(31)의 링크부(31b)가 끼워질 수 있다. 아울러 틸팅테이블(71)의 저면 네 귀퉁이부에는 연결소켓(71a)이 마련되어 있다. 연결소켓(71a)은 하부로 개방된 구형홈(71b)을 제공한다.

경사조절기(72)는 수직으로 세워진 유압식 액추에이터로서 연결소켓(71a)의 연직 하부에 위치한다. 경사조절기(72)의 피스톤로드(72a)는 수직방향으로 승강운동 한다. 아울러 피스톤로드(72a)의 상단부에는 상단볼(72c)이 마련되어 있다. 상단볼(72c)은 구형홈(71b)에 삽입된다. 경사조절기(72)는 컨트롤러(63)에 의해 독립적 제어가 가능하다. 각 피스톤로드(72a)를 승강시킴으로써 틸팅테이블(71)의 경사각을 조절할 수 있다.

다수의 지지환봉(25a) 중 일측 지지환봉(25a)에는 제1아암(31)이 링크되고, 제1아암(31)에는 제1관절부(32)가, 제1관절부(32)에는 제2아암(34)이, 제2아암(34)에는 제2관절부(35), 제2관절부(35)에는 제3아암(36), 제3아암(36)에는 말단관절부(89), 말단관절부(89)에는 공구홀더(38)가 설치된다. 다관절아암(30)에 대한 설명은 제1실시예를 통해 이미 다루었으므로 그에 관한 반복되는 설명은 생략한다.

도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 말단관절부(89)에는 인덱스패널(85a)과 간격유지판(85k)이 구비된다. 인덱스패널(85a)과 간격유지판(85k)은 연결핀(36d)과 사이핀(36e)을 통해 일정간격을 이룬다.

인덱스패널(85a)은 일정두께의 플레이트의 형태를 취하며 후술할 연장바(38a)를 지지한다. 인덱스패널(85a)에는 눈금부(85b)와 걸이구멍(85d)이 형성되어 있다. 눈금부(85b)는 홀더핀(38b)을 중심으로 하는 가상의 원의 원호방향을 따라 일정간격을 이루는 눈금이다. 눈금부(85b)는 수평선에 대한 연장바(38a)의 각도를 알려주는 역할을 한다.

또한 걸이구멍(85d)은, 홀더핀(38b)을 중심으로 하는 가상의 원의 원호방향을 따라 일정 간격을 이루는 관통형 구멍이다. 걸이구멍(85d)에는 각도유지핀(38c)가 끼워진다. 각도유지핀(38c)은 연장바(38a)을 통과하는 핀으로서 다수의 걸이구멍(85d) 중 선택된 하나의 걸이구멍(85d)에 끼워져, 수평면에 대한 연장바(38a)의 각도를 유지시킨다.

공구홀더(38)는, 연장바(38a)와 공구파지부(38e)를 포함한다. 연장바(38a)는 홀더핀(38b)을 통해 인덱스패널(85a)에 링크되는 직선형 부재로서, 각도유지핀(38c)을 갖는다. 각도유지핀(38c)는 연장바(38a)에 장착된 핀 부재로서 선택된 하나의 걸이구멍(85d)에 끼워진다. 수평면에 대한 연장바(38a)의 각도를 조절한 상태에서 각도유지핀(38c)을 걸이구멍(85d)에 끼움에 따라 연장바(38a)의 각도가 유지된다.

공구파지부(38e)는 사용할 산업공구를 착탈 가능하도록 고정하는 역할을 한다. 공구파지부의 구조를 산업공구의 모양에 따라 달라진다.

아울러 상기 홀더핀(38b)에는 레이저포인터(87)가 구비된다. 레이저포인터(87)는 눈금부(85b)를 향해 레이저광을 조사하는 광발생부이다. 레이저포인터(87)의 광축과 연장바(38a)의 연장방향은 직교한다. 따라서 레이저포인터(87)가 읽은 눈금의 각도값에 90도를 더 빼면 연장바(38a)의 각도가 구해진다.

그리고 말단관절부(89)에는 피감지탭(88)이 구비된다. 피감지탭(88)은 추종센서부(64)에 의해 감지되는 감지대상이다. 추종센서부(64)를 이용해 피감지탭(88)의 위치를 파악하는 이유는, 산업공구(103)와 캐리어(60)의 거리를 파악하여, 거리가 지나치게 멀어질 경우, 캐리어(60)를 산업공구(103) 측으로 이동시키기 위해서이다.

추종센서부(64)는 피감지탭(88)의 위치를 감지하고, 감지정보를 컨트롤러로 전달하여, 컨트롤러가 휠구동부를 구동하여 캐리어를 피감지탭측으로 이동시키게 한다. 거리가 멀어지면 캐리어(60)의 무게중심이 한쪽으로 쏠려 넘어질 염려가 있으므로, 캐리어(60)를 산업공구측으로 이동시키는 것이다.

한편, 제2아암(34)과 제3아암(36)의 사이에는, 제2아암에 대한 제3아암의 사이각(θ)의 변화를 감지하고, 감지 내용을 컨트롤러로 전달하는 사이각 감지수단이 더 설치된다. 사이각감지수단에는 센싱타겟(83)과 광출력부(81)가 포함된다.

광출력부(81)는 화살표 r방향으로 레이저광을 출력한다. 화살표 r방향은 하향연장빔(36a)에 직교하는 방향이다.

또한 센싱타겟(83)은, 자석판(83c), 회전감지판(83a), 신호출력부(83e)를 포함한다. 자석판(83c)은 연구자석을 구비한 판상부재로서 상향연장빔(34a)에 착탈 가능하도록 결합한다. 회전감지판(83a)은 지지핀(83b)을 통해 자석판(83c)에 연결되는 감지판으로서 레이저광을 조사받을 때 신호를 발생한다. 회전감지판(83a)을 화살표 s방향으로 회전시켜 자석판(83c)에 겹칠 수 있다. 회전감지판(83a)에서 발생된 신호는 캐리어(60)의 통신모듈(61c)로 전달된다.

광출력부(81)에서 조사된 광은 회전감지판(83a)에서 감지된다. 하지만, 제2아암(34)과 제3아암(36)의 사이각(θ)이 커짐에 따라, 어느 순간 부터는 광이 회전감지판(83a)으로부터 벗어난다. 회전감지판(83a)이 광을 수광하지 못한다는 것은 상기한 사이각이 설정각도 보다 커졌다는 것을 의미한다. '설정각도'는, 센싱타켓(83)의 위치조절이나 회전감지판(83a)의 넓이 조절을 통해 미리 결정된다.

통신모듈(61c)이 광출력부(81)로부터 신호를 수광하지 못하면, 컨트롤러(63)는, 제2아암(34)과 제3아암(36)의 사이각이 설정각도보다 더 벌어져 있다고 판단하여, 캐리어(60)를 피감지탭(88) 측으로 이동시킨다. 작업자는 캐리어(60)가 움직이는 것을 보고, 현재 사이각이 지나치게 벌어져 캐리어(60)의 무게중심이 편심되어 있다는 것을 알고 적절한 조치를 취할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:취급장치 20:캐리어 21:받침프레임
21a:바퀴 21c:손잡이 22a:다리
22b:액추에이터 23:승강테이블 25:고정바디
25a:지지환봉 25c:인양고리 30:다관절아암
31:제1아암 31a:연장부 31b:링크부
32:제1관절부 32a:수직샤프트 32c:샤프트홀더
32e:연결브라켓 33a:제1가스스프링 33b:제2가스스프링
33d:고정핀 34:제2아암 34a:상향연장빔
34d:연결핀 35:제2관절부 35a:지지판
36:제3아암 36a:하향연장빔 36d:연결핀
36e:사이핀 37:말단관절부 37a:지지브라켓
38:공구홀더 38a:연장바 38b:홀더핀
38c:각도유지핀 40:중계기 41a:공기호스
50:취급장치 60:캐리어 61:차체
61b:배터리 61c:통신모듈 62a:휠구동부
62b:구동휠 63:컨트롤러 64:추종센서부
65:부양액추에이터 65b:피스톤로드 66:방위조절모터
66a:구동축 67:접지판 67a:사이드슬릿
68:확장판 68a:슬릿끼움부 69:고정테이블
71:틸팅테이블 71a:연결소켓 71b:구형홈
72:경사조절기 72a:피스톤로드 72c:상단볼
74:적층슬라브 74a:도브테일홈 74b:홈삽입부
81:광출력부 83:센싱타겟 83a:회전감지판
83b:지지핀 83c:자석판 83e:신호출력부
85a:인덱스패널 85b:눈금부 85d:걸이구멍
85k:간격유지판 87:레이저포인터 88:피감지탭
89:말단관절부 101:가공대상물 103:산업공구

Claims (4)

1. 삭제
2. 산업용공구를 가공대상물의 가공면상에 포지셔닝 시키는 것으로서,
   상부에 수평의 고정테이블을 갖는 차체, 차체의 하부에 구비되어 차체를 받치는 구동휠, 구동휠을 동작시키는 휠구동부, 휠구동부를 제어하는 컨트롤러, 휠구동부에 전력을 공급하는 배터리가 구비된 캐리어와;
   상기 고정테이블 상에 적층 고정되는 다수의 적층슬래브와;
   최상층 적층슬래브에 수직으로 고정된 지지환봉과;
   일단부가 상기 지지환봉에 지지되며 지지환봉을 중심축으로 삼아 회전 가능한 제1아암과;
   제1아암의 연장단부에 축회전 가능하도록 끼워지고 수직으로 연장된 수직샤프트, 수직샤프트에 일체를 이루는 샤프트홀더, 샤프트홀더의 측부에 고정된 연결브라켓을 갖는 제1관절부와;
   일단부가 연결브라켓에 핀 연결된 상태로 상호 평행하게 연장되며, 핀을 중심으로 상하방향 회전 가능한 상향연장빔을 포함하는 제2아암과;
   상향연장빔의 연장단부에 핀 연결되는 지지판을 갖는 제2관절부와;
   제2관절부의 지지판에 핀 연결되고 핀을 중심으로 상하 회전 가능한 한 쌍의 하향연장빔을 구비한 제3아암과;
   플레이트의 형태를 취하며 하향연장빔의 단부에 핀 연결되는 인덱스패널을 구비한 말단관절부와;
   말단관절부에 연결되고 산업공구를 착탈 가능하게 지지하는 공구홀더와;
   상기 제1관절부와 상향연장빔을 연결하며, 제2관절부가 제1관절부에 비해 높은 고도를 유지하게 하는 제1가스스프링과;
   제2관절부와 하향연장빔을 연결하고, 말단관절부가 제2관절부보다 낮은 고도를 유지하게 하는 제2가스스프링을 포함하고,
   상기 공구홀더는;
   일단부가 홀더핀을 통해 인덱스패널에 회전 가능하도록 설치되는 연장바와, 연장바의 타단부에 구비되고 산업공구를 파지하는 공구파지부를 포함하고,
   상기 인덱스패널은;
   홀더핀을 중심으로 하는 가상의 원의 원호를 따라 마킹된 눈금부와, 홀더핀을 중심으로 하는 가상의 원의 원호를 따라 일정간격으로 배열된 다수의 걸이구멍을 구비하며,
   상기 연장바에는, 다수의 걸이구멍 중 하나의 걸이구멍에 끼워져 연장바의 각도를 유지하는 각도유지핀이 설치되고,
   홀더핀에는, 상기 눈금부측으로 레이저광을 조사하여 연장바의 기울어진 각도를 표시하는 레이저포인터가 장착된,
   다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 적층슬래브는, 위아래로 끼움 결합하는 사각의 중량판이고,
   적층슬래브의 측부에는;
   지지력을 제공하는 틸팅테이블과,
   틸팅테이블의 상면에 고정되고 수직으로 연장된 지지환봉과,
   틸팅테이블의 하부에 구비되며 틸팅테이블의 경사각을 조절하는 경사조절수단이 더 설치되고,
   상기 캐리어에는;
   수직의 승강 운동력을 출력하는 부양액추에이터와,
   부양액추에이터에 의해 승강하고 구동축이 지면을 향하는 방위조절모터와,
   방위조절모터의 구동축에 고정되고, 부양액추에이터가 방위조절모터를 하강시킬 때 지면을 가압하여 지면으로부터 반작용력을 전달받아 캐리어를 부양시키는 디스크형태의 접지판이 더 구비되며,
   접지판의 주연부에는, 원주방향을 따라 연장된 사이드슬릿이 형성되고,
   상기 사이드슬릿에 착탈 가능하도록 장착되어, 부양한 캐리어의 넘어짐을 방지하는 확장판을 포함하는,
   다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 말단관절부에는 피감지탭이 더 장착되고,
   캐리어에는;
   상기 피감지탭의 위치를 감지하고, 감지정보를 컨트롤러로 전달하여, 컨트롤러가 휠구동부를 구동하여 캐리어를 피감지탭측으로 이동시키게 하는 추종센서부가 설치되며,
   제2아암과 제3아암의 사이에는;
   제2아암에 대한 제3아암의 사이각의 변화를 감지하고, 감지 내용을 컨트롤러로 전달하는 사이각 감지수단이 더 설치된,
   다관절 아암을 갖는 산업공구 취급장치.

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