KR100397984B1

KR100397984B1 - 로봇 케이블 가이드 장치

Info

Publication number: KR100397984B1
Application number: KR10-2001-0019468A
Authority: KR
Inventors: 최재구
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2003-09-19
Also published as: KR20020078966A

Abstract

다관절 로봇의 작동영역 내에서 로봇아암의 동작에 능동적으로 회전하면서 로봇 케이블에 가해지는 인장 및 압축력을 최소화하면서 블랙시블하게 가이드하는 로봇 케이블 가이드 장치를 제공할 목적으로,

중앙부가 소정의 각도로 절곡되어 수평부와 수직부로 구성되고, 이의 수평부와 수직부의 다수의 개소에는 너트홀이 구비되며, 상기 수평부의 일측에는 로봇 케이블의 일측을 고정 장착하기 위한 케이블 고정 장착수단이 구비되는 중공의 가이드 하우징과; 상기 가이드 하우징의 수평부 선단을 통하여 장착되며, 선단에는 상기 로봇 케이블 타측의 장착위치를 가변하여 장착하기 위한 케이블 가변 장착수단이 그 원주방향으로 회전 및 고정 가능하도록 설치되는 수평 가이드 샤프트와; 상기 가이드 하우징의 수직부 선단을 통하여 일측이 장착되며, 타측 선단은 장착블록을 통하여 로봇아암의 일측에 원주방향으로 회전 가능하게 장착되는 수직 가이드 샤프트를 포함하여 이루어지는 로봇 케이블 가이드 장치를 제공한다.

Description

로봇 케이블 가이드 장치{GUIDE DEVICE FOR ROBOT CABLE}

본 발명은 로봇 케이블 가이드 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다관절 로봇용 전원 케이블을 로봇의 작동영역 내에서 블랙시블하게 가이드하여 케이블의 단선을 방지할 수 있도록 하는 로봇 케이블 가이드 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 메이커에서 특히, 차체 조립공정에서는 차체를 이루는 여러 종류의 패널을 이송 또는 용접하기 위하여 다종의 다관절 로봇을 적용하여 공장 자동화의 추세에 대응하고 있다.

이러한 다관절 로봇은 크게 이송용 로봇과 용접용 로봇으로 대별되며, 이송용 로봇인 경우에는 그 로봇아암 선단에 패널을 클램핑하기 위한 클램핑장치가 장착되고, 용접용 로봇인 경우에는, 도 1에서와 같이, 그 로봇아암(101)의 선단에 용접을 위한 레이저 용접장치 또는 스폿 용접장치(103) 등이 장착된다.

또한, 상기 클램핑장치, 레이저 및 스폿 용접장치(103)는 모두 그 작동을 위하여 별도의 배전반(102)과 로봇 케이블(105,또는 전원 케이블)을 통하여 연결되어 전원을 공급받게 되는데, 이때, 상기 로봇 케이블(105)은 로봇아암(101)의 외측을 따라 로봇 케이블 가이드 장치(107)에 의해 가이드되어 로봇(109)의 작동 영역내에서 이와 함께, 움직이게 된다.

도 8은 종래 기술에 따른 로봇 케이블 가이드 장치의 측면도로서, 이 로봇 케이블 가이드 장치(107)가 상기 로봇아암(101)의 일측에 장착 플레이트(111)와 U-볼트(113)를 통하여 장착된다.

그 구체적인 구성은 상기 장착 플레이트(111)의 중앙 상단에 중앙부가 90도로 절곡되어 수직부(115)와 수평부(117)로 형성된 가이드 빔(119)이 그 수직부(115)의 하단을 통하여 장착된다.

그리고 이 가이드 빔(119)에는 그 수직부(115)와 수평부(117)를 사선방향으로 지지빔(121)이 연결되여 이를 지지하게 되며, 상기 가이드 빔(119)의 수평부(117) 상에는 전,후측으로 상향하여 로봇 케이블(105)을 설치하도록 전,후측 케이블 장착빔(123,125)이 고정된다.

따라서 로봇(109)이 그 작동을 위하여 상하, 전후, 좌우로 작업영역의 범위내에서 동작할 때, 로봇 케이블(105)은 상기 가이드 빔(119) 상의 전,후측 케이블 장착빔(123,125) 상에 고정된 상태로 가이드되어 다른 부품들과의 간섭을 피할 수 있게 되며, 상기 로봇아암과 함께, 그 작동영역의 범위내에서 움직이며, 상기 스폿 용접장치(103)에 전원을 공급하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 로봇 케이블 가이드 장치에 의하면, 로봇이 그 관절부에서 상하, 전후, 좌우 방향으로 회전 및 힌지 작동을 반복하면서, 상기 로봇 케이블도 이에 연동되는데, 이때, 상기 로봇 케이블은 전,후측 케이블 장착빔에 의해 가이드 빔에 고정된 상태를 유지하면서, 그 주위의 케이블 내부에서는 상기 회전 및 힌지작동에 의한 반복적인 인장 또는 압축에 의한 피로가 가중되어 그 부분에서 케이블이 자주 단선되는 단점이 있으며, 이에 따라 장비 가동률이 떨어져 생산성이 저하되는 등의 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다관절 로봇의 작동영역 내에서 로봇아암의 동작에 능동적으로 회전하면서 로봇 케이블에 가해지는 인장 및 압축력을 최소화하면서 블랙시블하게 가이드하는 로봇 케이블 가이드 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 로봇 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 로봇 케이블 가이드 장치의 전체 측 단면도이다.

도 3은 본 발명의 로봇 케이블 가이드 장치에 적용되는 가이드 몸체수단의 단면도이다.

도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 5는 본 발명의 로봇 케이블 가이드 장치에 적용되는 케이블 가변장착수단의 단면도이다.

도 6은 도 5의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도 7은 본 발명의 로봇 케이블 가이드 장치에 적용되는 가이드 고정수단의 단면도이다.

도 8은 종래 기술에 따른 로봇 케이블 가이드 장치의 측면도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 로봇 케이블 가이드 장치는 중앙부가 소정의 각도로 절곡되어 수평부와 수직부로 구성되고, 이의 수평부와 수직부의 다수의 개소에는 너트홀이 구비되며, 상기 수평부의 일측에는 로봇 케이블의 일측을 고정 장착하기 위한 케이블 고정 장착수단이 구비되는 중공의 가이드 하우징과; 상기 가이드 하우징의 수평부 선단을 통하여 장착되며, 선단에는 상기 로봇 케이블 타측의 장착위치를 가변하여 장착하기 위한 케이블 가변 장착수단이 그 원주방향으로 회전 및 고정 가능하도록 설치되는 수평 가이드 샤프트와; 상기 가이드 하우징의 수직부 선단을 통하여 일측이 장착되며, 타측 선단은 장착블록을 통하여 로봇아암의 일측에 원주방향으로 회전 가능하게 장착되는 수직 가이드 샤프트를 포함하여 이루어지며,

상기 가이드 하우징은 그 수평부와 수직부 표면의 다수의 개소에서 형성되는 너트홀이 내부 중공부와 연결되며, 각 너트홀에 상기 수평 및 수직 가이드 샤프트를 고정하기 위하여 샤프트 고정볼트가 체결되는 것을 특징으로 하며,

상기 케이블 고정 장착수단은 가이드 하우징의 수평부 상의 절곡부분 일측에 용접 고정되는 U-볼트와; 상기 U-볼트의 상단으로부터 끼워져 상,하부에서 너트로 지지 장착되어 로봇 케이블을 고정하기 위한 케이블 고정판으로 이루어지는 것을 특징으로 하며,

상기 케이블 가변 장착수단은 하단이 회전링과 일체로 용접 고정되며, 이 회전링이 수평 가이드 샤프트의 선단에 샤프트 볼트에 의해 회전 가능하게 장착되는U-볼트와; 상기 U-볼트의 상단으로부터 끼워져 상,하부에서 너트로 지지 장착되어 로봇 케이블을 고정하기 위한 케이블 고정판으로 이루어지는 것을 특징으로 하며,

상기 수직 가이드 샤프트는 그 타측 선단이 상기 장착블록의 중앙에 샤프트 볼트를 통하여 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 로봇 시스템의 개략적인 구성도로서, 본 실시예에서는 용접용 다관절 로봇(109)의 로봇아암(101) 선단에 장착되어 패널부품(미도시)의 용접을 위한 스폿 용접장치(103)에 전원을 공급하기 위한 로봇 케이블을 가이드 하는 것을 예로 하여, 그 로봇 케이블 가이드 장치에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 로봇 케이블 가이드 장치의 전체 측 단면도로서, 본 발명에 따른 로봇 케이블 가이드 장치는 크게 3부분으로 나누어지는데, 이는 중앙부가 소정의 각도(α)로 절곡되어 수평부(11)와 수직부(12)로 구성되는 중공의 가이드 하우징(10)과, 이 가이드 하우징(10)의 수평부(11) 선단을 통하여 장착되는 수평 가이드 샤프트(20), 그리고 가이드 하우징(10)의 수직부(12) 선단을 통하여 일측이 장착되는 수직 가이드 샤프트(30)로 이루어진다.

상기 가이드 하우징(10)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 수평부(11)와 수직부(12)가 대략 90도의 직각을 이루며, 그 수평부(11)와 수직부(12)의 각각의 일측을 사선방향으로 지지빔(13)이 연결 고정되어 이를 지지하며, 상기 수평부(11)가 로봇 아암(101)에 대하여 평행하게 배치되도록 한다.

그리고 가이드 하우징(10)의 수평부(11) 및 수직부(12) 표면에는 각각 4개소 및 3개소에 등간격으로 너트홀(14)이 내부 중공부(15)와 연결되어 형성되고, 각 너트홀(14)에는 상기 수평 및 수직 가이드 샤프트(20,30)가 가이드 하우징(10)의 중공부(15) 내에 삽입되었을 때, 이를 고정하기 위한 샤프트 고정볼트(16)가 각각 체결되어 구비된다.

또한, 상기 가이드 하우징(10)의 수평부(11) 일측에는 로봇 케이블(105)의 일측을 고정 장착하기 위한 케이블 고정 장착수단(50)이 구비되는데, 이 케이블 고정 장착수단(50)은, 도 4에서와 같이, 가이드 하우징(10)의 수평부(11) 상의 절곡부분에 가까운 위치에 U-볼트(51)가 그 하단이 용접 고정되며, 이 U-볼트(51)의 상단으로부터 케이블 고정판(53)이 끼워져 그 상,하부에서 너트(55)로 지지되어 로봇 케이블(105)을 고정하도록 이루어진다.

그리고 상기 수평 가이드 샤프트(20)는, 도 5에서와 같이, 그 선단에 상기 로봇 케이블(105) 타측의 장착위치를 가변하여 장착하기 위한 케이블 가변 장착수단(60)이 설치되는데, 이 케이블 가변 장착수단(60)은, 도 6에서와 같이, U-볼트(61)의 하단이 회전링(63)과 일체로 용접 고정되고, 이 회전링(63)은 다시 상기 수평 가이드 샤프트(20)의 선단에 샤프트 볼트(65)에 의해 원주방향으로 회전 가능하게 장착된다.

이때, 상기 U-볼트(61)는 그 상단으로부터 케이블 고정판(67)이 끼워져 그 상,하부에서 너트(69)로 지지되어 로봇 케이블(105)을 고정하도록 이루어진다.

또한, 상기 회전링(63)은 상기 샤프트 볼트(65) 상에 고정될 수 있도록 너트홀(71)을 형성하여 이에 렌치 볼트(73)를 체결하며, 그 원주방향으로 회전 및 고정 가능하도록 설치된다.

그리고 상기 수직 가이드 샤프트(30)는, 도 7에서와 같이, 그 타측 선단이 장착블록(31)을 통하여 로봇아암(101)의 일측에서 수직축선(L)에 대하여 원주방향으로 회전 가능하게 장착되는데, 그 구체적인 구성은 수직 가이드 샤프트(30)의 타측 선단, 즉 그 하단이 상기 장착블록(31)의 중앙에 샤프트 볼트(33)를 통하여 회전 가능하게 장착된다.

이때, 이 수직 가이드 샤프트(30)와 장착블록(31) 및 샤프트 볼트(33)의 헤드 사이에는 상호 회전작동이 원활하게 이루어지도록 각각 와셔링(35)을 개재하며, 상기 장착블록(31)은 로봇 아암(101)의 일측에 U-볼트(40)를 통하여 장착된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 로봇 케이블 가이드 장치의 작동은 로봇(109)이 상하, 전후, 좌우의 6축 작동을 통하여 용접작업을 수행할 패널의 위치에 배치되는 동안, 상기 로봇 케이블(105)은 로봇 케이블 가이드 장치의 케이블 고정 및 가변장착수단(50,60)의 각 U-볼트(51,61)에 의해 고정된 상태로 로봇 아암(101)의 작동에 연동하여 다른 부품들과의 간섭을 피하며, 플랙시블하게 움직이게 된다.

이때, 상기 로봇 케이블(105)이 다른 부품들과의 간섭이 발생하면, 상기 가이드 샤프트(10)의 수평부(11)와 수직부(12) 상에 체결되는 샤프트 고정볼트(16)를 먼저 풀고, 다른 부품들과의 간섭을 피할 수 있도록 상기 가이드 하우징(10)에 대하여 수평 및 수직 가이드 샤프트(20,30)의 장착 길이를 조정한 후, 샤프트 고정볼트(16)를 다시 조여 고정하면 된다.

또한, 상기 수평 가이드 샤프트(20)의 선단에 장착되는 케이블 가변장착수단(60)의 U-볼트(61)를 회전시킴으로서도 로봇 케이블(105)이 다른 부품들과의 간섭을 피할 수 있게 되는데, 이때는 상기 회전링(63)에 설치된 렌치 볼트(73)를 풀고, U-볼트(61)를 회전시킨 후, 위치를 재설정 한 후, 다시 상기 렌지 볼트(73)를 조임으로서 고정하게 된다.

따라서, 상기 로봇 케이블(105)은 상기한 바와 같이 간단하게 케이블의 장착위치를 가변하는 과정을 거침에 따라 로봇(109)의 작동시, 다른 부품들과의 간섭을 쉽게 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 케이블 가이드 장치에 의하면, 그 수직 가이드 샤프트(30)가 장착블록(31)을 통하여 로봇 아암(101) 상의 일측에서 회전할 수 있도록 구성되어 로봇(109)이 상하, 전후, 좌우의 6축 작동을 통하여 용접작업을 수행할 패널의 위치까지 배치되는 동안, 로봇 케이블(105)은 로봇 아암(101)의 작동에 연동하면서 수직축선(L)에 대하여 플랙시블하게 회전할 수 있게 된다.

즉, 이는 다관절 로봇(109)의 작동영역 내에서 로봇 아암(101)의 동작에 의한 인장 및 압축력을 덜 받게 하며, 이에 따라 그 장착부(P1,P2) 주위의 케이블 내부에서 상기 로봇 아암(101)의 회전 및 힌지작동에 의한 반복적인 인장 또는 압축에 의한 피로가 줄어들어 로봇 케이블(105)이 단선되는 단점을 해소할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 로봇 케이블 가이드 장치에 의하면, 다관절 로봇의 작동영역 내에서 로봇아암의 동작에 능동적으로 회전하면서 로봇 케이블에 가해지는 인장 및 압축력을 최소화하면서 블랙시블하게 가이드할 수 있게 됨과 동시에, 상기 로봇 케이블은 그 장착부 주위의 케이블 내부에 반복적인 인장 또는 압축에 의한 피로가 줄어들어 케이블이 단선되는 단점을 해소할 수 있게 된다.

또한, 양호한 로봇 케이블 상태를 지속시킬 수 있게 되어 장비 가동률이 향상되며, 생산성 향상되 기대할 수 있게 되는 것이다.

Claims

로봇 케이블 가이드 장치에 있어서,

중앙부가 소정의 각도로 절곡되어 수평부와 수직부로 구성되고, 이의 수평부와 수직부의 다수의 개소에는 너트홀이 구비되며, 상기 수평부의 일측에는 로봇 케이블의 일측을 고정 장착하기 위한 케이블 고정 장착수단이 구비되는 중공의 가이드 하우징과;

상기 가이드 하우징의 수평부 선단을 통하여 장착되며, 선단에는 상기 로봇 케이블 타측의 장착위치를 가변하여 장착하기 위한 케이블 가변 장착수단이 그 원주방향으로 회전 및 고정 가능하도록 설치되는 수평 가이드 샤프트와;

상기 가이드 하우징의 수직부 선단을 통하여 일측이 장착되며, 타측 선단은 장착블록을 통하여 로봇아암의 일측에 원주방향으로 회전 가능하게 장착되는 수직 가이드 샤프트와;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 가이드 하우징은

그 수평부와 수직부가 90도의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 가이드 하우징은

그 수평부와 수직부 표면의 다수의 개소에서 형성되는 너트홀이 내부 중공부와 연결되며, 각 너트홀에 상기 수평 및 수직 가이드 샤프트를 고정하기 위하여 샤프트 고정볼트가 체결되는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 케이블 고정 장착수단은

가이드 하우징의 수평부 상의 절곡부분 일측에 용접 고정되는 U-볼트와;

상기 U-볼트의 상단으로부터 끼워져 상,하부에서 너트로 지지 장착되어 로봇 케이블을 고정하기 위한 케이블 고정판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 가이드 하우징은

그 수평부와 수직부의 각각의 일측을 사선방향으로 연결 고정하여 지지해주는 지지빔을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 케이블 가변 장착수단은

하단이 회전링과 일체로 용접 고정되며, 이 회전링이 수평 가이드 샤프트의 선단에 샤프트 볼트에 의해 회전 가능하게 장착되는 U-볼트와;

상기 U-볼트의 상단으로부터 끼워져 상,하부에서 너트로 지지 장착되어 로봇 케이블을 고정하기 위한 케이블 고정판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 회전링은

상기 샤프트 볼트 상에 고정될 수 있도록 너트홀을 형성하여 이에 렌치 볼트를 체결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 수직 가이드 샤프트는

그 타측 선단이 상기 장착블록의 중앙에 샤프트 볼트를 통하여 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 8에 있어서, 상기 수직 가이드 샤프트와 장착블록 및 샤프트 볼트 헤드 사이에는 상호 회전작동이 원활하게 이루어지도록 각각 와셔링을 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 장착블록은

상기 로봇 아암의 일측에 U-볼트를 통하여 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇 케이블 가이드 장치.