KR100190503B1

KR100190503B1 - 수평다관절 로봇의 관절구조

Info

Publication number: KR100190503B1
Application number: KR1019960024890A
Authority: KR
Inventors: 정성현; 김종훈
Original assignee: 김형벽; 현대중공업주식회사
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR980000806A

Abstract

본 발명은, 모타, 감속기, 베어링의 효과적인 배치에 의한 수평다관적 로봇의 단순화된 관절구조에 관한 것으로서, 제 1프레임(7)의 양측 리브(30a)(30b)사이에 제 2프레임(8)이 삽입되어, 제 2프레임(8)의 일단은 감속기(10)의 출력단에 고정 부착된 샤프트(13)에 볼트(20d)로써 고정 부착되고, 제 2프레임(8)의 다른 일단에는 베어링(11)의 외륜이 플랜지(14)와 볼트(20e)로써 고정 부착하되, 베어링의 내륜은 중공 사프트(15)를 이용해 지지토록하여, 제 2프레임(8)의 내부공간(E)이 중공샤프트(15)의 중공구조를 이용한 공간과 연결될 수 있도록 하여 전기배선용 케이블(17)이 제 1프레임(7)의 내부공간을 통과하여 제 2프레임(8)의 공간으로 관통될 수 있도록 구성되어진 수평다관절 로봇의 관절구조이다.

Description

수평다관절 로봇의 관절구조

제 1도는 통상 수령다관절 로봇의 개략도

제2 도는 종래 수평 다관절 로봇 관절구조의 조립 단면도

제 3도는 본 발명 관절구조의 조립 단면도

제 4도는 제 3도 베어링 지지구조의 확대 조립 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(7) :제 1프레임 (8): 제 2프레임

(9): 모타 (10): 감속기

(11): 베어링 (12): 모타베이스

(13): 샤프트 (14): 플랜지

(15): 중공 샤프트 (16): 기어

(17): 전기배선용 케이블

(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)(20f): 볼트

(30a) (30b): 리브

본 발명은 수평다관절 로봇의 관절구조에 관한 것으로서, 더 상세하게는 모타, 감속기, 베어링을 효과적으로 배치시켜 로봇의 관절구조를 구성하는 부품수의 종류 및 조립 공수를 줄이는 것은 물론 로봇 내부에 공간을 확보하고 전기 배선용 케이블을 관통시켜 외부 노출로 야기되는 케이블의 수평 단축 및 위험 요소를 제거할 수 있는 장치에 관한 것이다.

통상의 수평다관절 로봇은 플로어에 고정되는 수직지주(1)와 이 수직지주(1)에 회전 가능하게 부착된 제1 아암(2), 이 제 1아암(2)에 의해 회전 가능하게 부착된 제 2아암(3)과, 이 제 2아암(3)에 부착 설치되어 회전이 가능한 손목부(4)로 구성되어져 있다.

제 1아암(2)을 회전시키는 제 1관절부(5)와 제 2아암(3)을 회전시키는 제 2관절부(6)를 위주로 하는 각 회전 관절부의 설계에 있어서 부품수 및 조립공수 절감과, 전기 배선용 케이블 처리에 있어서 지금까지 여러 형태의 관절구조가 개발되어 왔다.

제 2도는 종래 수평다관절 로봇 관절구조의 조립 단면도를 도시한 것으로서 관절부 직구동식 관절구조의 조립 단면도이다. 제 1프레임(7)은 관절을 구동하기 위한 동력원인 모타(9)와 이 모타(9)를 지지하는 모타 베이스(12), 회전력을 증대시키기 위한 감소기(10)로 구성되며 감속기(10)의 출력을 제 2 프레임(8)으로 전달하는 출력단(23)과 외부로부터 부하되는 하중을 지지하기 위한 베어링(11)과 이 베어링(11)에 적절한 예압을 주기 위한 록너트(24)로 구성된 상기 관절구조는 중량물을 핸들링하는 수평다관절 로봇에 널리 적용되는 구조이다.

그러나 상기 관절구조는 출력측 베어링 사용방법에 따른 작업 공수가 많이 드는 것은 물론 공간을 많이 차지하였으며, 관절부에 한쌍의 테이퍼 롤러 베어링 혹은 앵귤러 볼 베어링을 사용해 외부하중에 대한 강성의 향상을 도모하는 상기 구조는 사용되는 베어리의 특성상 필수적으로 적정 예압을 부과해야 하며 이에 따른 부품수 및 조립공수의 증가가 수반되는 것은 물론 내환경성 향상을 위해 전기 배선용 케이블의 로봇 내부배치에 필요한 공간확보 측면에서도 문제점이 제기되었다.

본 발명은 상기와같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 모타, 감속기, 베어링을 효과적으로 배치시켜 로봇의 관절구조를 구성하는 부품수의 종류 및 조립 공수를 줄이는 것은 물론 로봇 내부에 공간을 확보하고 전기 배선용 케이블을 관통시켜 외부 노출시 야기되는 케이블의 수명 단축 및 위험 요소를 제거할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 특징적인 구성은 관절형 아암을 갖는 산업용 로봇의 관절부에 있어서, 감속기의 케이스측은 제 1프레임과 모타 베이스 사이에 볼트로 고정 부착하고, 감속기 출력단은 샤프트에 볼트로써 고정 부착하되 이 샤프트는 볼트로써 제 2프레임에 고정 연결하고 제 2프레임의 다른 일단에는 볼 베어링의 외륜이 플랜지와 볼트로써 고정 부착하되, 베어링의 내륜은 중공 샤프트로 지지토록 하되 내륜 지지용 중공 샤프트의 일단과 베어링 내륜 사이에 일정한 간격을 두어 조립시 누적되는 가공공차에 의한 오차를 흡수할 수 있도록 하며, 중공 샤프트의 타단은 볼트로 제 1프레임에 고정 부착되어 , 제 2프레임이 제 1프레임에 대해 회전 가능하도록 지지하며, 또한 제 1프레임의 양측 리브 사이에 제 2프레임이 삽입되어, 제 2프레임의 일단은 감속기의 출력단에 고정 부착된 샤프트에 볼트로써 고정 부착되고, 제 2프레임의 다른 일단에는 베어링의 외륜이 플랜지와 볼트로써 고정 부착하되, 베어링의 내륜은 중공 샤프트를 이용해 지지토록 하여, 제 2프레임의 내부공간이 중공샤프트의 중공구조를 이용한 공간과 연결되 수 있도록 하여 전기배선용 케이블이 제 1프레임의 내부공간을 통과하여 제 2프레임의 공간으로 관통될 수 있도록 구성되어진 것이다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 3도는 본 발명 관절구조의 조립 단면도를 도시한 것으로서, 제 1프레임(7)과 제 2프레임(8)이 연결되는 관절구조에 있어서, 감속기(10)는 그 내부에 베어링이 내장되어 외부하중에 대해 고강성 구조인 RV-AII감속기(10)를 장착하고, 이 감소기(10)의 케이스측은 제 1프레임97)와 모타 베이스(12)사이에 동일한 볼트(20a)로 고정 부착하고, 감속기(10)의 출력단은 증대된 회전력을 전달하기 위해 출력측 샤프트(13)에 볼트(20b)로써 고정 부착하였다.

이 감소기(10)와 모타(9)를 연결하기 위한 모타 베이스(12)의 일단에는 모타(9)가 감속기(10)와 동심을 유지하며 모타베이스(12)에 볼트(20c)로 고정 부착되어 있고 모타(9)의 회전력을 감속기(10)에 전달하기 위한 기어(16)는 모타(9)의 회전축에 고정 부착되어 있는 것이다.

감속기(10)의 동력 전달용 출력측 샤프트(13)는 그 동력을 제 2프레임(8)에 전달하기 위해 볼트(20d)로 제 2프레임98)에 고정 연결되어 있다. 상기의 구조에 의해서 모타(9)의 회전력이 감속기(10)를 거쳐 회전력이 증대되고 그 회전력이 제 2프레임(8)에 전달되는 것이다.

또한 상기와 같은 구조에 있어 외부에서 부과되는 외부하중 가운데 수직방향의 하중은 감속기(10)에 내장되어 있는 한쌍의 테이퍼 롤러 베어링으로 충분히 지지될 수 있으나 작용 모멘트를 지지하기는 불안정한 구조이기 때문에 제 2프레임(8)의 다른 일단에 베어링을 개재시켰으며, 외부하중에 의해서 작용되는 모멘트에 대한 가성을 확보하기 위한 제 2프레임(8)의 일단에 볼 베어링(11)을 개재시킴으로서 제 2프레임(8)이 제 1프레임(7)에 대해 회전 가능하도록 지지되게 하였다.

또한 베어링(11)의 지지구조에 있어서도 베어링의 외륜은 플랜지(14)로 제 2프레임에 고정되도록 하였고 플랜지(14)의 타단은 볼트(20e)로써 제2프레임(8)에 고정 부착하였으며, 베어링의 내륜은 별도의 내륜 지지용 중공 샤프트(15)를 이용해 지지토록하고 중공 샤프트(15)의 타단은 볼트(20f)로 제 1프레임(7)에 고정 부착되도록 하였다.

제 4도는 제 3도 베어링 지지구조의 확대 조립 단면도를 도시한 것으로서, 지지용 중공 샤프트(15)의 일단이 베어링(11)내륜을 지지할 때 일정한 간격(B)을 개재하여 조립시 누적되는 가공공차에 의한 오차를 흡수할 수 있도록 하였으며, 전기 배선용 케이블(17)의 로봇 내부배치에 필요한 공간을 확보하기 위해 중공 샤프트(15)를 이용하여 공간(C)을 마련하고 제 1프레임에 리브(30a)을 설치하여 공간(D)을 마련하였다.

그러므로, 본 발명은 산업용 로봇의 관절부 구조를 서보 모타(9), RV-AII감속기(10) 및 볼 베어링(11)을 효율적으로 배치시켜 외부에서 가해지는 하중에 대하여 충분한 강성이 유지될 수 있도록 구성되었을 뿐만 아니라, 베어링 조립시 예압을 조정할 필요가 없기 때문에 예압 조정에 소요되는 부품의 절감이 가능하고 조립이 용이한 경제적인 관절구조라 할 수 있으며, 또한 로봇 관절구조의 내측에 전기 배선용 케이블을 관통시켜 케이블의 외부 노출로 야기되는 케이블의 수평 단축 및 위험요소를 감소시키고, 노출된 케이블에서 발생되는 먼지 및 오영물을 부수적으로 줄일 수 있는 발명인 것이다.

Claims

관절형 아암을 갖는 산업용 로봇의 관절부에 있어서, 감속기(10)의 케이스측은 제 1프레임(7)과 모타 베이스(12)사이에 볼트(20a)로 고정 부착하고, 이 감속기 출력단은 샤프트(13)에 볼트(20b)로써 고정 부착하되 이 샤프트(13)는 볼트(20e)로써 제 2프레임(8)에 고정 연결하고 제 2프레임(8)의 다른 일단에는 볼 베어링(11)의 외륜이 플랜지(14)와 볼트(20e)로써 고정 부착하되, 베어링(11)의 내륜은 중공 샤프트(15)로 지지토록 하되 내륜 지지용 중공 샤프트(15)의 일단과 베어링(11)내룬 사이에 일정한 간격B)을 두어 저립시 누적되는 가공공차에 의한 오차를 흡수할 수 있도록 하며, 중공 샤프트(15)의 타단은 볼트(20f)로 제 1프레임(7)에 대해 회전 가능하도록 지지하는 것을 특징으로 하는 수평다관절 로봇의 관절구조.
제 1항에 있어서형 제 1프레임(7)의 양측 리브(30a)(30b)사이에 제 2프레임(8)이 삽입되어, 제 2프레임(8)의 일단은 감속기(10)의 출력단에 고정 부착된 샤프트(13)에 볼트(20d)로써 고정 부착되고, 제 2프레임(8)의 다른 일단에는 베어링(11)의 외륜이 플랜지(14)와 볼트(20e)로써 고정 부착하되, 베어링(11)의 내륜은 중공 샤프트(15)를 이용해 지지토록 하여, 제 2프레임(8)의 내부공간(E)이 중공샤프트(15)의 중공구조를 이용한 공간과 연결될 수 있도록 하여 전기 배선용 케이블(17)이 제 1프레임(7)의 내부공간을 통과하여 제 2프레임(8)의 공간으로 관통될 수 있도록 구성되어진 것을 특징으로 하는 수평다관절 로봇의 관절구조.