KR100981437B1 - establishment method for spring balancer on articulated robot - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수평으로 구비된 1아암과, 상기 1아암의 하부측에 수직으로 구비되며 하부의 양측에 회전원판을 일체형으로 구비한 2아암과, 상기 2아암을 구동하는 모터와, 상기 1아암과 2아암을 지지하며 회전시키도록 구비된 선회부를 포함하는 산업용 다관절 로봇에 스프링밸런서를 설치하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 2아암의 회전원판의 일측에 회전중심점(P1)에 대해서, 상기 회전중심점(P1)의 상측 또는 하측에 위치된 회전원판의 결합점(P2)에 스프링밸런서의 일측을 연결하는 단계와, 상기 회전원판의 회전중심점(P1)과 결합점(P2)의 중심위치로부터 수평으로 선회부의 어느 한점(P3)에 스프링밸런서의 타측을 연결하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업용 다관절 로봇의 스프링밸런서 설치방법에 관한 것이다.The present invention comprises a horizontally provided arm 1, vertically provided on the lower side of the arm 1 arm having a rotary disk integrally on both sides of the lower arm, a motor for driving the two arms, the first arm and A method of installing a spring balancer in an industrial articulated robot including a pivot provided to rotate and support two arms, and more particularly, with respect to a rotation center point (P1) on one side of a rotation disc of the two arms. Connecting one side of the spring balancer to the coupling point P2 of the rotary disc located above or below the rotation center point P1, and the center position of the rotation center point P1 and the coupling point P2 of the rotary disc; It relates to a spring balancer installation method for an industrial articulated robot comprising a step of connecting the other side of the spring balancer to any one point (P3) of the turning portion horizontally.
스프링밸런서, 부하, 산업, 다관절, 상쇄 Spring Balancer, Load, Industrial, Articulated, Offset
Description
본 발명은 산업용 다관절 로봇의 아암 중량에 의한 정적토크를 상쇄시키기 위한 스프링밸런서의 설치방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 로봇이 잡고 있는 작업물, 또는 로봇의 상부아암 및 하부아암의 중량에 의해 하부아암을 구동시키는 모터에 가해지는 정적토크를 가능한 근사하게 상쇄시키기 위한 산업용 다관절 로봇의 스프링밸런서 설치방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of installing a spring balancer for offsetting the static torque by the arm weight of an industrial articulated robot, and more particularly, by lowering the weight by the weight of the workpiece, or the upper arm and lower arm of the robot The present invention relates to a method of installing a spring balancer for an industrial articulated robot to offset the static torque applied to the motor driving the arm as closely as possible.
일반적으로 산업용 다관절 로봇의 하부아암(200) 구동용 모터(500)의 토크부하를 경감시키기 위해서 종래로부터 도 1과 같이 하부아암(200)과 평행하게 2개의 스프링밸런서(700)를 양쪽으로 설치하여 사용하고 있다.In general, in order to reduce the torque load of the
상기 스프링밸런서(700)의 설치형태는 하부아암(200)의 하부에 설치되어 있는 부재인 포스터(300)에 스프링밸런서(700)의 일측을 고정하고, 타측은 하부아암(200)의 상단에 고정하여 하부아암의 전(A), 후(B) 방향의 회전운동에 따라 스프 링밸런서(700)가 신축하게 되고 이때 발생되는 스프링밸런서(700)의 내부에 구비된 스프링의 힘으로 하부아암(200)의 상단을 당겨주어 하부아암(200)을 구동시키는 모터(500)의 부하를 경감시키고 있다.The installation form of the
그러나 이와 같은 스프링밸런서(700)의 설치는 도 3에 나타낸 일점쇄선의 곡선형태와 같이 나타나고 있어 정적토크를 나타내는 곡선의 형태와는 많은 차이가 발생하여 효율적인 밸런싱 방법이 되지 못하고 있는 실정이다.However, the installation of the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산업용 다관절 로봇의 아암의 모터 구동에 있어서 아암의 자체무게에 의해서 발생하는 정적토크를 스프링밸런스를 이용하여 모터가 받는 부하토크를 적절히 상쇄하여 경감시킬 수 있는 산업용 다관절 로봇의 스프링밸런서 설치방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a static torque generated by the weight of the arm itself in the motor drive of the arm of the industrial articulated robot using a spring balance motor The purpose of the present invention is to provide a spring balancer installation method for an industrial articulated robot that can offset and reduce load torque.
여기서 적절히 상쇄한다 함은 도 3의 기존의 방식이 가지고 있는 부하토크 상쇄수단에서는 정적토크곡선과 기존의 스프링밸런서의 힘(상쇄력)의 일점쇄선과 차이가 많이 발생하고 있던 것을 줄이고자 하는 것이다.In this case, it is appropriate to offset the load torque offset means of the conventional method of FIG. 3 to reduce the difference between the static torque curve and the one-dot dashed line of the force (offset force) of the existing spring balancer.
상기와 같은 본 발명의 목적은 수평으로 구비된 1아암과, 상기 1아암의 하부측에 수직으로 구비되며 하부의 양측에 회전원판을 일체형으로 구비한 2아암과, 상기 2아암을 구동하는 모터와, 상기 1아암과 2아암을 지지하며 회전시키도록 구비된 선회부를 포함하는 산업용 다관절 로봇에 스프링밸런서를 설치하는 방법에 있어서, 상기 2아암의 회전원판의 일측의 회전중심점(P1)에 대해서, 상기 회전중심점(P1)의 상측 또는 하측에 위치된 회전원판의 결합점(P2)에 스프링밸런서의 일측을 연결하는 단계와, 상기 회전원판의 회전중심점(P1)과 결합점(P2)의 중심위치로부터 수평으로 선회부의 어느 한점(P3)에 스프링밸런서의 타측을 연결하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업용 다관절 로봇의 스프링밸런서 설치방법에 의해 달성된다.An object of the present invention as described above is provided with one arm provided horizontally, two arms provided vertically on the lower side of the one arm and integrally provided with a rotating disc on both sides of the lower, and a motor for driving the two arms; In the method for installing a spring balancer in an industrial articulated robot including a pivot provided to rotate while supporting the first arm and the second arm, with respect to the rotation center point (P1) of one side of the rotation disc of the two arms, Connecting one side of the spring balancer to the coupling point P2 of the rotary disc located above or below the rotation center point P1, and the center position of the rotation center point P1 and the coupling point P2 of the rotary disc; It is achieved by the spring balancer installation method of the industrial articulated robot, comprising the step of connecting the other side of the spring balancer to any one point (P3) of the turning portion horizontally from.
본 발명에 따른 산업용 다관절 로봇의 스프링밸런서 설치방법에 의하면 로봇아암의 중량에 의한 정적토크를 대부분 상쇄시킬 수 있어 로봇의 구조를 간단하게 할 수 있고, 로봇을 구동하는 모터의 용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 로봇의 제어가 용이하여 안정적인 로봇의 운동과 보다 정밀한 동작을 행할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the spring balancer installation method of the industrial articulated robot according to the present invention, the static torque due to the weight of the robot arm can be largely canceled, thereby simplifying the structure of the robot and reducing the capacity of the motor driving the robot. In addition, the control of the robot is easy, there is an effect that can perform a more precise movement and stable robot movement.
이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들과 관련하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명은 수평으로 구비된 1아암과, 상기 1아암의 하부측에 수직으로 구비되며 하부의 양측에 회전원판을 일체형으로 구비한 2아암과, 상기 2아암을 구동하는 모터와, 상기 1아암과 2아암을 지지하며 회전시키도록 구비된 선회부를 포함하는 산업용 다관절 로봇에 스프링밸런서를 설치하는 방법에 관한 것이다.The present invention comprises a horizontally provided
이를 위해 본 발명은 도 2와 같이 상기 2아암의 회전원판의 일측의 회전중심점(P1)에 대해서, 상기 회전중심점(P1)의 상측 또는 하측에 위치된 회전원판의 결합점(P2)에 스프링밸런서의 일측을 연결하는 단계와, 상기 회전원판의 회전중심 점(P1)과 결합점(P2)의 중심위치로부터 수평으로 선회부의 어느 한점(P3)에 스프링밸런서의 타측을 연결하는 단계를 포함하여 이루어진다.To this end, the present invention is a spring balancer at the coupling point (P2) of the rotary disk located above or below the rotation center point (P1) with respect to the rotation center point (P1) of one side of the rotary disk of the two arms as shown in FIG. And connecting one side of the spring balancer to any one point P3 of the pivot portion horizontally from the center position of the rotation center point P1 and the coupling point P2 of the rotating disc. .
여기서, 상기 회전원판(30)의 회전중심점(P1)은 회전원판(30)의 중심점이 되고, 스프링밸런서는 결합점(P2)과 결합되어 회전원판(30)과 연동하는 로드와, 상기 로드를 수용하며 일측이 선회부(50)의 한점(P3)과 결합되어 회전되는 실린더(20)와, 상기 실린더(20) 내부에 구비되며 로드에 압축력과 인장력을 전달하는 1스프링(41)으로 구성된다.Here, the center of rotation (P1) of the
즉, 상기 스프링밸런서는 도 4에 도시한 바와 같이 일정길이를 갖는 로드축(11)과, 상기 로드축(11)의 일측에 구비되는 고정편(12)으로 구성되는 로드와, 일측에 상기 로드축(11)이 이동되도록 관통홀(20a)을 형성하고 고정편(12)과 로드축(11)의 일부를 수용하는 실린더(20)와, 로드축(11)에 삽입되어 일측은 고정편(12)에 고정(용접 등으로)하고 타측은 실린더(20) 내의 관통홀(20a)의 근방에 고정(용접 등으로)하여 로드에 압축력과 인장력을 전달하는 1스프링(41)으로 구성되는 것이다.That is, the spring balancer is composed of a
한편, 이러한 스프링밸런서는 결합점(P2)과 결합되어 회전원판(30)과 연동하는 로드와, 상기 로드를 수용하며 일측이 선회부의 한점(P3)과 결합되어 회전되는 실린더(20)와, 상기 실린더(20) 내부에 구비되며 로드의 좌,우 이동시 압축력을 전달하는 2,3스프링(42,43)으로 구성하여 이루어질 수도 있는데, 이는 도 5에 도시한 바와 같은 구성인 것으로 일정길이를 갖는 로드축(11)과, 상기 로드축(11)의 일측에 구비되는 고정편(12)으로 구성되는 로드와, 일측에 상기 로드축(11)이 이동되도 록 관통홀(20a)을 형성하고 고정편(12)과 로드축(11)의 일부를 수용하는 실린더(20)와, 상기 실린더(20) 내부에 구비되며 고정편(12)을 기준으로 실린더(20)의 일측과 타측에 구비되어 로드에 압축력을 전달하는 2,3(42,43)스프링과 같은 구성을 일예로 들 수 있다.On the other hand, such a spring balancer is coupled to the coupling point (P2) and the rod interlocking with the rotating
또한, 스프링밸런서의 2스프링(42)은 로드축(11)에 삽입되어 일측은 고정편(12)의 일측에, 타측은 관통홀(20a)이 형성된 실린더(20)의 내측에 면접되게 하고, 3스프링(43)의 일측 및 타측은 고정편(12)의 타측과 실린더(20)의 내측에 면접되게 하되, 3스프링(43)의 좌굴을 방지하도록 도 5와 같이 고정편(12)의 타측에는 보조로드축(11a)을 더 구비하여 이루어질 수 있다.In addition, the two
이하에서는 이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 산업용 다관절 로봇의 스프링밸런서 설치방법에 의해 구성되는 산업용 다관절 로봇의 동작관계를 설명한다.Hereinafter will be described the operational relationship of the industrial articulated robot configured by the spring balancer installation method of the industrial articulated robot according to the present invention.
도 2와 같이 스프링밸런서의 한쪽 끝(실린더)은 베어링을 넣어서 회전할 수 있도록 하여 선회부(50)의 한점(P3)에 고정한다. 본 도면에서와 같이 (P3)는 (P1)과, 2아암(2)을 1스프링(41)의 힘으로 밀거나 당겨주기 위해서 2아암(2)과 상기 스프링밸런서의 로드축(11)과 결합된 회전원판(30)의 결합점(P2)의 중간점으로 한다.As shown in Figure 2, one end (cylinder) of the spring balancer is fixed to one point P3 of the turning
2아암(2)이 앞쪽으로 회전(A방향)하면 회전원판(30)의 결합점(P2)은 회전원판(30)의 (P1)을 중심으로 C방향으로 회전 이동하게 되어 로드축(11)과 고정편(12)은 실린더(20)에 상대적으로 뒤로 밀리어 1스프링(41)이 인장되므로 이 때 발생되는 1스프링(41)의 힘은 2아암(2)을 B방향으로 회전시키려는 상쇄력이 발생한다. 또 한 2아암의 뒤쪽(B방향)으로 회전할 때에도 1스프링(41)의 압축에 의해서 발생되는 힘으로 2아암을 A방향으로 회전시키려는 상쇄력이 발생한다.When the
이러한 상쇄력의 곡선형태는 (P3)와 (P2)의 위치에 따라 변화한다. 그 한 예로서 도 3에 도시한 바와 같이 2아암(2)의 회전에 따른 정적토크의 곡선은 실선으로 사인(sin)형태의 곡선을 가지고 있고, 이를 상쇄하기 위한 1스프링(41)의 상쇄력은 일점쇄선과 점선과 같이 서로 형태가 다르다. 일전쇄선은 도 1의 방법과 같이 기존의 스프링밸런서 설치에 의해 나타나는 상쇄력 곡선으로서 정적토크곡선과는 차이가 많다는 것을 알 수 있고 점섬은 본 발명의 방법에 의해 설치된 스프링밸런서에서 출력되는 상쇄력 곡선으로서 정적토크곡선과 아주 유사함을 알 수 있다.The curve form of this offset force changes depending on the position of (P3) and (P2). As an example, as shown in FIG. 3, the curve of the static torque according to the rotation of the two
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will readily occur to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it should be understood that the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, and that the true scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof, .
도 1은 종래의 산업용 다관절 로봇에 스프링밸런서가 설치된 모습을 나타낸 사시도,1 is a perspective view showing a state in which a spring balancer is installed in a conventional industrial articulated robot;
도 2는 본 발명에 따른 산업용 다관절 로봇의 스프링밸런서 설치방법의 일예를 나타낸 도면,2 is a view showing an example of a spring balancer installation method of an industrial articulated robot according to the present invention;
도 3은 정적토크곡선과 종래방법 및 본 발명에 의한 스프링밸런서의 힘의 비교를 나타낸 그래프,3 is a graph showing a comparison between the static torque curve and the force of the spring balancer according to the conventional method and the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 스프링밸런서의 일예를 나타낸 내부 구성도,Figure 4 is an internal configuration showing an example of a spring balancer according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 스프링밸런서의 다른 일예를 나타낸 내부 구성도,5 is an internal configuration diagram showing another example of a spring balancer according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 산업용 다관절 로봇의 스프링밸런서 설치방법의 다른 일예를 나타낸 도면.Figure 6 is a view showing another example of a spring balancer installation method of an industrial articulated robot according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
1: 1아암 2: 2아암1: 1 arm 2: 2 arm
11: 로드축 11a: 보조로드축11:
12: 고정편 20: 실린더12: fixed piece 20: cylinder
20a: 관통홀 30: 회전원판20a: through hole 30: rotating disc
41: 1스프링 42: 2스프링41: 1 spring 42: 2 spring
43: 3스프링 50: 선회부43: three-spring 50: pivot
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