KR101207202B1 - 케이블의 라우팅 구조 및 산업 기계의 회동 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 관통구멍을 관통함과 함께 자신의 양단이 서로 상대 회전하는 부재에 고정되어 사용되는 케이블 등의 손상을 최대한 경감시킨다.

[해결 수단] 관절구동장치(10)의 중공부(H1)를 관통하는 케이블(17)의 라우팅 구조에서, 중공부(H1)를 구성하는 부재로서 그 중공부(H1)의 축방향 일측의 단부(H1A)를 포함한 전원측 부재(일측 부재)(86)가 베이스 부재(제1 부재)(12)에 고정됨과 함께, 그 관절구동장치(10)의 중공부(H1)를 구성하는 부재로서 그 중공부(H1)의 축방향 타측의 단부(H1B)를 포함한 모터측 부재(88)가 회동 부재(제2 부재)(14)에 고정되어 있다.

관절구동장치, 중공부, 케이블, 전원측 부재, 베이스 부재, 모터측 부재, 회동 부재

Description

케이블의 라우팅 구조 및 산업 기계의 회동 장치{Laying structure for cable and rotary device for industrial machine}

본 발명은 케이블 등의 라우팅 구조 및 그 라우팅 구조를 이용한 산업 기계의 회동 장치에 관한 것이다.

본 출원은 2008년 12월 29일에 출원된 일본 특허출원 제2008-335767호에 기초한 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 이 명세서 내에 참조로서 원용된다.

로봇이나 공작기계 등의 산업 기계에서는 회동(回動)(범위가 정해진 회전 왕복동)을 하는 것이 많다. 이런 종류의 회동 장치에서는 당해 회동 장치에 그 회동 장치를 관통하는 중공부를 형성하여, 이 중공부 내에 전원 케이블이나 그 외의 제어 배선, 혹은 냉각수관 등(이하 케이블 등이라 한다)을 통과시키도록 설계하는 일이 있다. 이러한 설계에서는, 예를 들면 산업 기계의 제1 부재에 배치된 전원과, 그 제1 부재에 대해서 상대적으로 회동(범위가 정해진 회전 왕복동)하는 제2 부재에 배치된 모터 사이를 연결하는 전원 케이블과 같이, 삽입통과되는 케이블 등이 그 일측 및 타측에서 서로 상대적으로 회동하는 부재에 고정되는 일도 많다.

특허 문헌 1 혹은 2에서는 이러한 상황에서 사용되는 회동 장치에서 이 중공부를 구성하는 부재의 단부에 내주면이 단부에 가까워짐에 따라 확대된 “확대 영역” 혹은 “확대부”를 형성하여, 그 중공부에 삽입 통과되는 케이블 등의 손상을 경감시키도록 한 기술이 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 국제공개 WO2006-075752 A1(도 1, 도 3)

[특허 문헌 2] 일본 공개특허공보 2008-89157(도 1, 도 2, 도 4)

그러나 상기 특허 문헌 1, 혹은 2에서 개시되어 있는 기술에 의해서도 중공부를 구성하는 부재가 케이블 등에 대해서 상대 회전하는 작업이 장시간 이루어지면, 당해 케이블 등의 손상이 증대되는 것을 피하기 어려워, 케이블 등의 교환이 불가피하게 되는 경우가 있다는 것이 실정이었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 관통구멍을 관통함과 함께, 자신의 양단이 서로 상대 회전하는 부재에 고정되어 사용되는 케이블 등의 손상을 최대한 경감할 수 있도록 하는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은 감속장치의 중공부를 관통하는 케이블 등으로서, 상기 감속장치의 상기 중공부의 축방향 일측에 있어서 상대 기계의 제1 부재에 고정됨과 함께, 그 감속장치의 중공부의 축방향 타측에서 상기 제1 부재와 상대적으로 회동하는 상대 기계의 제2 부재에 고정되는 케이블 등의 라우팅 구조에 있어서 상기 감속장치의 중공부를 구성하는 부재로서 상기 중공부의 축방향 일측의 단부를 포함한 일측단 부재가 상기 제1 부재에 고정됨과 함께, 그 감속장치의 중공부를 구성하는 부재로서 상기 중공부의 축방향 타측의 단부를 포함하는 타측단 부재가 상기 제2 부재에 고정됨으로써 상기 과제를 해결한 것이다.

본 발명에 따르면, 감속장치의 중공부를 구성하는 일측단 부재가 제1 부재에 고정된다. 또한 중공부를 구성하는 타측단 부재가 제2 부재에 고정된다. 이 때문에 케이블 등은 중공부의 양 단부에서 그 일측단 부재와도 타측단 부재와도 상대 회동이 생기지 않는다. 케이블 등에 손상이 발생하는 것은 그 대부분이 중공부의 단부에서의 슬라이딩 접촉이 원인이기 때문에, 중공부의 양 단부에서 케이블과 중공부에 상대 회동이 생기지 않는 구성으로 함으로써 케이블 등의 손상을 격감시킬 수 있다.

또한 본 발명에서는 중공부의 양 단부 이외의 위치에 일측단 부재와 타측단 부재가 상대 회전하는 연접부가 배치되기 때문에, 가령 그 연접부 부근에서 일측단 부재 또는 타측단 부재와 케이블 등의 사이에서 상대 회전이 생겼다고 해도 슬라이딩 접촉 토크가 거의(혹은 전혀) 걸리지 않는 슬라이딩 접촉이 되기 때문에 케이블 등은 손상되기 어렵다.

또한 본 발명에 있어서의 일측단 부재와 타측단 부재는 반드시 단일의 부재로 구성되어 있을 필요는 없고, 일측단 부재 또는 타측단 부재의 회전 방향으로 일체화된 복수의 부재로 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 따르면 관통구멍을 관통함과 함께 자신의 양단이 서로 상대 회전하는 부재에 고정되어 사용되는 케이블 등의 손상을 최대한 경감시킬 수 있다.

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태의 일례를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례가 적용된 로봇(산업 기계)의 관절구동장치(회동 장치)의 감속 기구 부분의 단면도이다. 도 2는 그 전체 단면도, 도 3, 도 4는 각각 도 2의 화살표 Ⅲ-Ⅲ선, Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면도이다.

도 2를 참조하면, 이 관절구동장치(10)는 로봇(전체는 도시 생략)의 일부를 구성하는 베이스 부재(제1 부재)(12)에 고정된 상태로 로봇의 다른 일부를 구성하는 회동 부재(제2 부재)(14)를 회동 가능하게 지지?구동하는 것이다. 또한 관절구동장치(10)가 2단째 이후의 관절 구동에 사용되는 경우는 베이스 부재(제1 부재)(12)는 전단의 가동 부재에 상당한다. 따라서, 이 경우에는 베이스 부재(12) 자체도 움직이는 것이 가능하며, 그 움직이는 것이 가능한 베이스 부재(12)에 대해 회동 부재(14)가 상대적으로 회동하게 된다.

관절구동장치(10)는 베이스 부재(12) 상에 고정?배치된 전원(도시 생략)과, 회동 부재(14) 상에 볼트(15)에 의해 고정?배치된 모터(16)와, 그 전원으로부터 전력을 모터(16)에 공급하는 케이블(17)과, 내접 맞물림 유성 기어 구조의 감속 기구부(18)로 주로 구성되어 있다. 감속 기구부(18)의 케이싱(20)은 베이스 부재(12)에 볼트(22)를 개재하여 연결되어 있다.

모터(16)의 모터축(24)의 선단에는 피니언(26)이 형성되어 있고, 기어(28)와 맞물려 있다. 기어(28)는 스플라인(30)을 개재하여 전동축(32)과 일체화되어 있다. 전동축(32)에는 전동 피니언(34)이 형성되어 있다. 전동 피니언(34)은 센터 기어(36)와 맞물려 있다. 센터 기어(36)는 롤러(38)를 개재하여 후술하는 중간 부 재(90)의 외주에 회전 가능하게 끼워맞춤?지지되어 있다.

도 1～도 4를 아울러 참조하면, 이 센터 기어(36)는 상기 전동 피니언(34)과 맞물림과 함께, 복수의 편심체축 기어(42A～42C)와도 동시에 맞물려 있다. 각 편심체축 기어(42A～42C)는 각각 편심체축(44A～44C)과 일체화되어 있다. 편심체축(44A～44C)은 후술하는 (출력 부재인) 제1, 제2 캐리어(46, 48)에 테이퍼 롤러 베어링(50A～50C, 52A～52C)을 개재하여 회전 가능하게 지지되어 있다(테이퍼 롤러 베어링(50B, 50C, 52B, 52C)은 도시되어 있지 않다). 편심체축(44A)은 그 편심체축(44A)의 축심으로부터 편심된 편심체(60A, 62A)를 구비한다. 편심체축(44B)은 편심체(60B, 62B)(편심체(62B)는 도시되어 있지 않다)를 구비한다. 편심체축(44C)은 편심체(60C, 62C)(편심체(62C)는 도시되어 있지 않다)를 구비한다. 편심체(60A～60C)에는 롤러(64A～64C)를 개재하여 외부톱니 기어(66)가 끼워맞춰져 있다. 또한 도 4와 같은 태양으로 편심체(62A～62C)도 각각 롤러(70A～70C)(롤러(70B, 70C)는 도시되어 있지 않다)를 개재하여 외부톱니 기어(68)와 끼워맞춰져 있다. 외부톱니 기어(66, 68)의 편심 위상차는 180°이다.

외부톱니 기어(66, 68)는 내부톱니 기어(72)에 요동하면서 내접 맞물림되어 있다. 외부톱니 기어(66, 68)의 톱니수는 이 예에서는 118이다. 내부톱니 기어(72)는 케이싱(20)과 일체화되어 있다. 이 실시 형태에서는 내부톱니 기어(72)의 내부 기어는 롤러형의 외부핀(74)에 의해 구성되어 있다. 내부톱니 기어(72)의 내부톱니(외부핀(74))는 본래 120개 있어야 하지만, 이 중 2개씩이 교대로 제거된 상태로 형성(배치)되어 있다.

도 2에 나타나는 바와 같이, 외부톱니 기어(66, 68)의 축방향 양측에는 제1, 제2 캐리어(출력 부재)(46, 48)가 베어링(78, 80)을 개재하여 케이싱(20)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 케이싱(20)은 베이스 부재(제1 부재)(12)와 볼트(22)를 개재하여 일체화되어 있다. 제1, 제2 캐리어(46, 48)는 캐리어 핀(82A～82F)에 의해 연결?일체화되어 있다. 상기 서술한 회동 부재(제2 부재)(14)는 제1 캐리어(46)에 볼트(84)를 개재하여 연결되어 있다.

여기서 이 관절구동장치(10)는 반경 방향 중앙에 축방향으로 관통하는 중공부(H1)를 가지고 있다. 이 중공부(H1)를 전원(도시 생략)으로부터 전력을 모터(16)에 공급하기 위한 케이블(17)이 관통하고 있다. 이 관절구동장치(10)에서는 전원이 베이스 부재(12)측에 배치되어 있고, 모터(16)가 회동 부재(14)측에 배치되어 있기 때문에 케이블(17)은 결국 관절구동장치(10)의 중공부(H1)의 축방향 일측에 있어서 로봇(산업 기계)의 베이스 부재(제1 부재)(12)에 고정됨과 함께, 그 관절구동장치(10)의 중공부(H1)의 축방향 타측에서 베이스 부재(12)와 상대적으로 회동(범위가 정해진 회전 왕복동)하는 회동 부재(제2 부재)(14)에 고정되어 있게 된다. 이 상태에서는 어떠한 구조로 중공부(H1)를 구성했다고 해도 케이블(17)은 그 중공부(H1)를 구성하는 부재 중 어느 하나의 부분과 반드시 상대 회전되게 된다.

이 실시 형태에서는 이 상대 회동의 실질적 영향을 최대한 저감시키기 위해 관절구동장치(10)의 중공부(H1)를 그 중공부(H1)의 축방향 전원측(일측)의 단부(H1A)를 포함한 전원측 부재(일측단 부재)(86), 그 중공부(H1)의 축방향 모터측(타측)의 단부(H1B)를 포함한 모터측 부재(타측단 부재)(88), 추가로는 (타측단 부 재인) 그 모터측 부재(88)와 일체화된 중간 부재(타측단 부재)(90) 및 제1 캐리어(46)(타측단 부재)의 합계 4개의 부재로 구성하고 있다.

전원측 부재(86)는 중공부(H1)의 축방향 전원측의 단부(H1A)를 구성하며, 볼트(92)를 개재하여 베이스 부재(12)에 고정되어 있는 케이싱(20)에 고정?일체화되어 있다. 이 때문에 전원측 부재(86)는 베이스 부재(12)와는 상대 회전하지 않는다.

모터측 부재(88)는 중공부(H1)의 모터측(타측)의 단부(H1B)를 구성하며, 이 실시 형태에서는 회동 부재(14) 자체가 모터측 부재(88)를 겸하고 있다. 즉, 모터측 부재(88)는 회동 부재(14)와 (하나의 부재로서) 일체화되어 있고, 당연히 회동 부재(14)와는 상대 회동하지 않는다.

중간 부재(90)는 중공부(H1)의 전원측 부재(86)와 모터측 부재(88) 사이를 구성하며, 이 실시 형태에서는 그 중간 부재(90)의 단부가 제1 캐리어(46)의 단부에 압입됨으로써, 그 제 1 캐리어(46)와 일체화되어 있다. 제1 캐리어(46)는 볼트(84)에 의해 모터측 부재(88)와 일체화되어 있기 때문에, 결국 중간 부재(90)는 모터측 부재(88)와는 상대 회동하지 않지만 전원측 부재(86)와는 상대 회동하는 구조로 되어 있다. 즉, 이 실시 형태에서는 중공부(H1)의 전원측 부재(86)와 중간 부재(90) 사이(일측의 단부(H1A) 및 타측의 단부(H1B) 이외의 어느 하나의 위치)에 전원측 부재(86)와 모터측 부재(88)(에 제1 캐리어체(46)를 개재하여 일체화된 중간 부재(90))가 상대 회전하는 연접부(C1)가 배치되어 있게 된다.

전원측 부재(86)에서의 중공부(H1)의 축방향 전원측의 단부(H1A)를 구성하는 부분 및 모터측 부재에서의 중공부(H1)의 축방향 모터측의 단부(H1B)를 구성하는 부분에는 중공부(H1)의 내경을 축방향 외측을 향해 서서히 확대하는 R부(86R, 88R)가 각각 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는 도 5에 나타내는 바와 같이, 이 중의 축방향 전원측의 단부(H1A)에 (상대 회전이 생기는) 연접부(C1)가 배치되어 있다. 또한 이 축방향 전원측의 단부(H1A)에서는 R부(86R)의 접선 방향으로 약간의 직선부(SL1)가 연속되어 그 직선부(SL1)에 연접부(C1)를 개재하여 중간 부재(90)가 연접되어 있다. 연접부(C1)를 사이에 두는 중공부 내주면의 축방향 전원측의 내경(D1)과 모터측의 내경(D2)은 동일하고(D1＝D2), 또한 전원측의 단부(H1A)와 모터측의 단부(H1B) 사이의 내주는 (가공 오차 만큼의 요철밖에 없는) 균일한 내경(D3)으로 되어 있다. 즉 내경 D1＝D2＝D3이다.

전원측 부재(86)와 중간 부재(90) 사이(연접부(C1)에서 상대 회전하는 부재 사이)에는 오일 씰(93, 94)이 2개 연접?배치되어 있다. 오일 씰(93, 94)은 출력 부재인 제2 캐리어(48)와, 제1 부재인 베이스 부재(12)와 일체화된 전원측 부재(86)의 사이를 씰하기 위한 것이다. 또한 도 2의 부호 96은 제1 캐리어(46)의 외주와 케이싱(20)의 내주 사이에 배치된 오일 씰이며, 부호 97은 중간 부재(90)와 제1 캐리어(46) 사이에 배치된 O링이다.

다음에 이 관절구동장치(10)의 작용을 설명한다.

모터(16)의 동력은 모터축(24)에 형성된 피니언(26), 그 피니언(26)과 맞물리는 기어(28), 그 기어(28)와 스플라인(30)에 의해 연결되어 있는 전동축(32)을 개재하여 전동 피니언(34)에 이른다. 전동 피니언(34)이 회전하면, 이것과 서로 맞 물려 있는 센터 기어(36)가 회전하며, 또한 그 센터 기어(36)와 동시에 맞물려 있는 3개의 편심체축 기어(42A～42C)에 회전이 분배되어, 편심체축(44A～44C)이 동일 방향으로 동일한 회전 속도로 회전한다. 그 결과, 편심체축(44A～44C) 상의 편심체(60A～60C)에 의해 외부톱니 기어(66)가 내부톱니 기어(72)에 내접하면서 요동 회전한다. 또한 이와 동시에 편심체축(44A～44C)의 편심체(62A～62C)에 의해 외부톱니 기어(68)가 상기 외부톱니 기어(66)와 180°의 위상차를 가지며 마찬가지로 내부톱니 기어(72)에 내접하여 맞물리면서 요동 회전한다.

내부톱니 기어(72)와 외부톱니 기어(66, 68)의 톱니수차(본래의 내부톱니 기어(72)의 톱니수 120과 외부톱니 기어(66, 68)의 톱니수 118의 차)는 각각 2이기 때문에, 외부톱니 기어(66, 68)가 1회 요동하면 그 톱니수차분만큼 외부톱니 기어(66, 68)는 자전하게 된다. 이 자전 성분이 편심체축(44A～44C)을 개재하여 제1, 제2 캐리어(46, 48)에 전달된다.

제1 캐리어(46)는 볼트(84)를 개재하여 회동 부재(14)와 일체화되어 있기 때문에, 회동 부재(14)는 그 회동 부재(14)에 배치되어 있는 모터(16)도 함께 감속된 회전 속도로 회동한다.

여기에서 이 실시 형태에서는 중공부(H1)의 전원측 단부(H1A)를 구성하는 전원측 부재(86)가 베이스 부재(12)에 고정되어 있는 케이싱(20)에 고정되어 있다. 또한 중공부(H1)의 모터측 단부(H1B)를 구성하는 모터측 부재(88)가 회동 부재(14)와 일체화(겸용)되어 있다. 이 때문에 중공부(H1)의 전원측 단부(H1A)는 전원측 부재(86)와 상대 회동하지 않고, 중공부(H1)의 모터측 단부(H1B)는 모터측 부재(88) 와 상대 회동하지 않는다. 케이블(17)에 손상이 발생하는 것은 그 대부분이 케이블(17)이 중공부(H1)의 양 단부(H1A, H1B)에서의 슬라이딩 접촉이 원인이기 때문에, 중공부(H1)의 양 단부(H1A, H1B)에서 케이블(17)과 중공부(H1)에 상대 회동이 생기지 않는 구성으로 되어 있는 것에 의해 케이블(17)의 손상을 격감시킬 수 있다.

또한 전원측 부재(86)와 중간 부재(90) 사이, 즉 중공부(H1)의 “일측 단부(H1A) 및 타측 단부(H1B) 이외의 어느 하나의 위치”에 전원측 부재(86)와 모터측 부재(88)(에 제1 캐리어체(46)를 개재하여 일체화된 중간 부재(90))의 연접부(C1)가 배치되어 있기 때문에, 가령 그 연접부(C1) 부근에서 전원측 부재(86) 또는 중간 부재(중공부(H1)를 구성하는 부재)(90)와 케이블(17) 사이에 상대 회전이 생겼다고 해도 슬라이딩 접촉 토크가 거의(혹은 전혀) 걸리지 않는 상대 회동이 되기 때문에 케이블(17)은 손상되기 어렵다.

특히, 이 실시 형태에서는 연접부(C1)를 사이에 두는 중공부(H1) 내주면의 축방향 전원측의 내경(D1)과 모터측의 내경(D2)이 동일하게 설정되어 있고, 또한 중공부(H1)의 축방향 전원측의 단부(H1A)와 모터측의 단부(H1B) 사이의 내주가 (가공 오차 만큼의 요철밖에 없는) 균일한 내경(D3)으로 되어 있다(D1＝D2＝D3). 현실적으로는 케이블(17)은 그 굽힘 변형 저항에 의해 중공부(H1)의 양 단부(H1A, H1B) 이외와 접촉할 가능성은 제로에 가깝기 때문에, 이 구성에 의해 케이블(17)과 중공부(H1)가 접촉하는 것에 의한 손상 요인을 거의 제로로 할 수 있다.

또한 이 실시 형태에서는 중공부(H1)의 내경을 서서히 확대하는 R부(86R, 88R)가 형성되어 있고, 또한 이 중 R부(86R)의 축방향 내측 단부(86R1)가 상기 연접부(C1)로 됨과 함께 직선(SL1)의 존재에 의해 직선과 직선으로 그 연접부(C1)의 양측이 연결되므로, 만일 중공부(H1)와 케이블(17)이 어떠한 이유로 접촉하며, 또한 접촉한 부위에서 슬라이딩했다고 해도 중공부(H1)와 케이블(17)이 좁은 접촉 면적에서 높은 접촉 응력을 수반하여 슬라이딩하는 일은 없고, 케이블(17)이 손상될 가능성은 매우 적다.

또한 이 실시 형태에서는 연접부(C1)에서 상대 회동하는 전원측 부재(86)와 중간 부재(90) 사이에 오일 씰(93, 94)이 배치되어 있기 때문에, 이 상대 회동을 하고 있는 부분으로부터 윤활제가 샐 걱정이 없고, 또한 관절구동장치(10)의 거의 최내주부에 가까운 반경 방향 위치에 오일 씰(93, 94)이 배치되어 있는 점에서 그 오일 씰(93, 94)을 작게 할 수 있어, 저비용으로 양호한 씰 성능을 확보할 수 있게 되어 있다.

또한 이 실시 형태에서는 모터(16)의 피니언(26)과 기어(28)를 헬리컬로 하여 저진동?저소음을 도모해도 된다. 이것은 피니언(26)과 기어(28)가 다른 기어 등과 맞물려 있지 않기 때문에 가능하다. 또한 후술하는 도 6의 실시 형태와 같이, 기어(130A)가 모터(116)의 피니언(126) 이외에 센터 기어(136)와도 맞물리는 경우에는 채용할 수 없다. 이것은 3개의 기어(130A～130C)의 축방향 조립 오차에 의해 3등배의 위상이 어긋나기 때문이다.

이 실시 형태에서는 모터(16)의 모터축(24)의 회전을 한 번 센터 기어(36)에 전달하고, 그 센터 기어(36)로부터 3개의 편심체축 기어(42A～42C)를 개재하여 균 등하게 모터(16)의 구동력을 편심체축(44A～44C)에 분배하는 것에 의해 외부톱니 기어(66, 68)를 요동시키도록 하였지만, 본 발명에서는 감속 기구부의 구성에 대해서는 특별히 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도 6～도 8에 나타나는 것 같은 구성으로 외부톱니 기어를 편심 요동시키는 감속 기구부여도 된다.

이 관절구동장치(110)에서는 모터(116)는 로봇의 회동 부재(114)에 볼트(115)를 개재하여 고정되어 있다. 모터(116)의 모터축(124)의 선단에는 피니언(126)이 형성되어 있다. 피니언(126)은 3개의 분배 기어(130A～130C) 중 구동용 분배 기어(130A)와 맞물려 있다. 즉, 구동용 분배 기어(130A)가 센터 기어(136)와 맞물리는 것에 의해 이 센터 기어(136)를 개재하여 나머지 종동 분배 기어(130B, 130C)가 회전하는 구성으로 되어 있다.

각 분배 기어(130A～130C)는 3개의 편심체축(144A～144C)과 일체화되어 있다.

편심체축(144A)은 그 편심체축(144A)의 축심으로부터 편심된 편심체(160A, 162A)를 구비한다(도 6, 도 7 참조). 편심체축(144B)은 편심체(160B, 162B)(편심체(162B)는 전개 단면에서 도시되어 있다. 편심체축(144A)에 대해, 편심체(144B)는 원주 방향으로 120도 어긋난 위치에 배치되어 있다.)를 구비한다. 편심체축(144C)은 편심체(160C, 162C)(편심체(160C, 162C)는 도시되어 있지 않다.)를 구비한다. 편심체(160A～160C)에는 롤러(164A～164C)를 개재하여 외부톱니 기어(166)가 끼워맞춰져 있다(롤러(164C)는 도시되어 있지 않다). 또한 편심체(162A～162C)도 각각 롤러(170A～170C)(170C는 도시되어 있지 않다)를 개재하여 외부톱니 기어(168)와 끼워맞춰져 있다.

각 편심체축(144A～144C)의 축방향 동위치에 있는 편심체, 예를 들면 편심체축(144A)의 편심체(160A), 편심체축(144B)의 편심체(160B), 및 편심체축(144C)의 편심체(160C)는 서로 동일한 편심 위상으로 장착되어 있다. 또한 편심체축(144A)의 편심체(162A), 편심체축(144B)의 편심체(162B), 및 편심체축(144C)의 편심체(162C)도 서로 동일한 편심 위상으로 장착되어 있다.

이들의 구성에 의해 각 편심체축(144A～144C)은 각각의 분배 기어(130A～130C)와 일체적으로 동일 방향으로 동일 속도로 회전 가능하며, 또한 각 편심체축(144A～144C)의 회전에 의해 편심체(160A, 160B, 160C)가 세트로 동일 위상으로 회전하고, 마찬가지로 편심체(162A, 162B, 162C) 세트가 동일 위상으로 회전한다. 또한 편심체(160A, 160B, 160C) 세트의 편심 위상과 편심체(162A, 162B, 162C) 세트의 편심 위상은 서로 180도 어긋나 있어, 외부톱니 기어(166, 168)의 편심 위상차는 180°이다.

2개의 외부톱니 기어(166, 168)는 상기 내부톱니 기어(172)에 내접 맞물림되어 있다. 내부톱니 기어(172)는 케이싱(120)과 일체화되어 있다. 케이싱(120)은 볼트(122)를 개재하여 로봇의 베이스 부재(제1 부재)(112)에 고정되어 있다. 외부톱니 기어(166, 168)의 내접 요동에 의한 내부톱니 기어(172)와의 감속 구조는 기본적으로 앞의 실시 형태와 동일하다.

외부톱니 기어(166, 168)의 축방향 양측에는 제1, 제2 캐리어(출력 부재)(146,148)가 베어링(178, 180)을 개재하여 케이싱(120)에 회전 가능하게 지지되 어 있다. 케이싱(120)은 베이스 부재(제1 부재)(112)와 볼트(122)를 개재하여 일체화되어 있다. 제1, 제2 캐리어(146, 148)는 도시하지 않은 캐리어 핀에 의해 연결?일체화되어 있다. 상기 서술한 회동 부재(제2 부재)(114)는 제1 캐리어(146)에 볼트(184)를 개재하여 연결되어 있다.

여기서 이 관절구동장치(110)는 반경 방향 중앙에 축방향으로 관통하는 중공부(H2)를 가지고 있다. 이 중공부(H2)를 전원(도시 생략)으로부터 전력을 모터(116)에 공급하기 위한 케이블(117)이 관통하고 있다. 이 관절구동장치(110)에서는 전원이 베이스 부재(112)측에 배치되어 있고, 모터(116)가 회동 부재(114)측에 배치되어 있기 때문에, 케이블(117)은 결국, 관절구동장치(110)의 중공부(H2)의 축방향 일측에서 로봇(산업 기계)의 베이스 부재(제1 부재)(112)에 고정됨과 함께, 그 관절구동장치(110)의 중공부(H2)의 축방향 타측에서 베이스 부재(112)와 상대적으로 회동(회전 왕복동)하는 회동 부재(제2 부재)(114)에 고정되어 있게 된다. 따라서, 어떠한 구조로 중공부(H2)를 구성했다고 해도 케이블(117)은 그 중공부(H2)를 구성하는 부재 중 어느 하나의 부분과 반드시 상대 회전한다는 사실은 앞의 실시 형태와 동일하다.

이 관절구동장치(110)에서는 그 관절구동장치(110)의 중공부(H2)를 그 중공부(H2)의 축방향 전원측(일측)의 단부(H2A)를 포함한 전원측 부재(일측단 부재)(186)와, 그 중공부(H2)의 축방향 모터측(타측) 단부(H2B)를 포함한 모터측 부재(타측단 부재)(188)의 2개의 부재로 구성하고 있다.

전원측 부재(186)는 베이스 부재(112)로부터 일체적으로 반경 방향 내측으로 연장된 플랜지부(112A)에 볼트(192)를 개재하여 고정?일체화되어 있다. 이 때문에, 전원측 부재(186)는 베이스 부재(112)와는 상대 회전하지 않는다.

모터측 부재(188)는 중공부(H2)의 모터측(타측) 단부(H2B)를 구성하며, 이 실시 형태에서도 회동 부재(114) 자체가 모터측 부재(188)를 겸하고 있다. 즉, 모터측 부재(188)는 회동 부재(114)와 일체화되어 있고, 당연히 회동 부재(114)와는 상대 회동하지 않는다.

이 실시 형태에서는 중공부(H2)를 구성하는 중간 부재는 존재하지 않고, 전원측 부재(186)가 모터측 부재(188)의 부근까지 일체적으로 연장되어 있다. 즉, 이 실시 형태에서는 중공부(H2)의 전원측 부재(186)와 모터측 부재(188) 사이(일측의 단부 및 타측의 단부 이외의 어느 하나의 위치)에 전원측 부재(186)와 모터측 부재(188)가 상대 회전하는 연접부(C2)가 배치되어 있게 된다.

전원측 부재(186)의 축방향 전원측 단부(H2A) 및 모터측 부재(188)의 축방향 모터측 단부(H2B)에는 약간의 직선부(SL2)에 연속해서 각각 중공부(H2)의 내경을 서서히 확대하는 R부(186R, 188R)가 형성되어 있다. 이 실시 형태에서도, 도 8에 확대 도시하는 바와 같이 이 중의 R부(188R)의 축방향 내측 단부(188R1)에 연접부(C2)가 배치됨과 함께, 직선부(SL2)의 존재에 의해 직선과 직선으로 연접부(C2)의 양측이 연결되어 있다. 또한 연접부(C2)를 사이에 두는 중공부 내주면의 축방향 전원측의 내경(D4)과 모터측의 내경(D5)은 동일하며(D4＝D5), 또한 전원측 부재(186)의 내주(전원측 단부와 모터측 단부 사이의 내주)는 (가공 오차 만큼의 요철밖에 없는) 균일한 내경(D6)으로 되어 있다. 즉 내경 D4＝D5＝D6이다.

전원측 부재(186)와 모터측 부재(188) 사이(일측단 부재와 타측단 부재 사이)에는 오일 씰(193)이 배치되어 있다. 제1 캐리어(146)의 외주와 케이싱(120)의 내주 사이에는 오일 씰(196)이 배치되어 있다.

이 실시 형태에서도 중공부(H2)의 양 단부(H2A, H2B)에서는 케이블(117)은 전원측 부재(186)와도 모터측 부재(188)와도 상대 회동이 생기지 않는다. 따라서 케이블(117)의 손상을 격감시킬 수 있다.

또한 전원측 부재(186)와 모터측 부재(188) 사이, 즉 중공부(H2)의 “축방향 양 단부(H2A, H2B) 이외”의 위치에 전원측 부재(186)와 모터측 부재(188)가 상대 회동하는 연접부(C2)가 배치되어 있기 때문에, 가령 그 연접부(C2) 부근에서 전원측 부재(186) 또는 모터측 부재(188)와 케이블(117) 사이에서 상대 회전이 생겼다고 해도 슬라이딩 접촉 토크가 거의(혹은 전혀) 걸리지 않는 상대 회동이 되기 때문에, 케이블(117)은 손상되기 어렵다.

그리고 이 실시 형태에서도 연접부(C2)를 사이에 두는 중공부 내주면의 축방향 전원측의 내경(D4)과 모터측의 내경(D5)이 동일하게 설정되어 있고, 또한 중공부(H2)의 축방향 전원측 단부(H2A)와 모터측 단부(H2B) 사이의 내주가 (가공 오차 만큼의 요철밖에 없는) 균일한 내경(D6)으로 되어 있다(D4＝D5＝D6). 이것에 의해, 케이블(117)은 그 굽힘 변형 저항에 의해, 중공부(H2)의 양 단부(H2A, H2B) 이외와 접촉할 가능성은 제로에 가깝기 때문에, 케이블(117)과 중공부(H2)가 접촉하는 것에 의한 손상 요인을 거의 제로로 할 수 있다.

또한 이 실시 형태에서도 앞의 실시 형태와 마찬가지로 직선부(SL2)를 개재 하여 중공부(H2)의 내경을 서서히 확대하는 R부(186R, 188R)가 형성되어 있고, 또한 이 R부(188R)의 축방향 내측 단부(188R1)가 상기 연접부(C2)로 됨과 함께, 직선부(SL2)의 존재에 의해 직선과 직선으로 연접부(C2)의 양측이 연결되어 있다. 그 때문에, 만일 중공부(H2)와 케이블(117)이 어떠한 이유로 접촉하고, 또한 접촉한 부위에서 슬라이딩했다고 해도 중공부(H2)와 케이블이 좁은 접촉 면적에서 높은 접촉 응력을 수반하여 슬라이딩하는 일은 없어, 케이블(117)이 손상될 가능성은 매우 적다.

이 실시 형태에서는 전원측 부재(186)가 연장되어 모터측 부재(188)와의 사이에서 직접 연접부(C2)를 형성하고 있기 때문에, 중간 부재(90)나 O링(97) 등을 생략할 수 있어 그 만큼 부품 점수를 적게 할 수 있으며, 조립 공정수도 간략화시킬 수 있다. 또한 상기 2개의 실시 형태에서 형성된 직선부(SL1, SL2)는 반드시 있을 필요는 없다.

또한 상기 실시 형태에서는 감속 기구로서 요동 내접 맞물림식의 유성 기어 구조가 채용되어 있었지만, 본 발명에서는 감속장치의 구조에 대해서는 특별히 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 단순 유성 기어 구조의 감속 기구여도 된다.

또한 본 발명의 적용 대상도 상기 예에 한정되는 것은 아니고, 모터 이외 혹은 전원 케이블 이외의 대상물, 예를 들면 에어 실린더용 에어의 호스나 각종 기계의 센서의 배선 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.

예를 들면, 로봇이나 공작기계 등의 산업 기계의 회동 장치로서 적용 가능하다.

[도 1] 본 발명의 실시 형태의 일례가 적용된 로봇의 관절구동장치의 주요부 확대 단면도

[도 2] 도 1의 전체 단면도

[도 3] 도 2의 화살표 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 단면도

[도 4] 도 2의 화살표 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면도

[도 5] 도 1의 실시 형태의 전원측 부재 부근의 부분 확대 단면도

[도 6] 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 로봇의 관절구동장치의 일례를 나타내는 종단면도

[도 7] 도 6의 화살표 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도

[도 8] 도 6의 실시 형태의 모터측 부재 부근의 부분 확대 단면도
*부호의 설명*

삭제

12 : 베이스 부재(제1 부재)

14 : 회동 부재(제2 부재)

16 : 모터

17 : 케이블

28 : 기어

30 : 스플라인

32 : 전동축

34 : 전동 피니언

36 : 센터 기어

44A～44C : 편심체축

46, 48 : 제1, 제2 캐리어

60A～60C, 62A～62C : 편심체

86 : 전원측 부재

88…모터측 부재

90 : 중간 부재

H1 : 중공부

H1A : 전원측의 단부

H1B : 모터측의 단부

C1 : 연접부

Claims (6)

1. 감속장치의 중공부를 관통하는 케이블로서, 상기 감속장치의 상기 중공부의 축방향 일측에 있어서 상대 기계의 제1 부재에 고정됨과 함께, 상기 감속장치의 중공부의 축방향 타측에 있어서 상기 제1 부재와 상대적으로 회동하는 상대 기계의 제2 부재에 고정되는 케이블의 라우팅 구조에 있어서,

   상기 감속장치의 중공부를 구성하는 부재로서 상기 중공부의 축방향 일측의 단부를 포함한 일측단 부재가, 상기 제1 부재에 고정됨과 함께,

   상기 감속장치의 중공부를 구성하는 부재로서 상기 중공부의 축방향 타측의 단부를 포함하는 타측단 부재가, 상기 제2 부재에 고정되고,

   상기 중공부의 상기 일측의 단부 및 타측의 단부 이외의 어느 하나의 위치에, 상기 일측단 부재와 타측단 부재가 상대 회동하는 연접부가 배치되고,

   상기 연접부를 사이에 두는 중공부 내주면의, 축방향 일측의 내경과 타측의 내경이 동일한 것을 특징으로 하는 케이블의 라우팅 구조.
2. 감속장치의 중공부를 관통하는 케이블로서, 상기 감속장치의 상기 중공부의 축방향 일측에 있어서 상대 기계의 제1 부재에 고정됨과 함께, 상기 감속장치의 중공부의 축방향 타측에 있어서 상기 제1 부재와 상대적으로 회동하는 상대 기계의 제2 부재에 고정되는 케이블의 라우팅 구조에 있어서,

   상기 감속장치의 중공부를 구성하는 부재로서 상기 중공부의 축방향 일측의 단부를 포함한 일측단 부재가, 상기 제1 부재에 고정됨과 함께,

   상기 감속장치의 중공부를 구성하는 부재로서 상기 중공부의 축방향 타측의 단부를 포함하는 타측단 부재가, 상기 제2 부재에 고정되고,

   상기 일측단 부재 및 타측단 부재 중 적어도 일방에, 상기 중공부의 내경을 축방향 외측을 향해 서서히 확개하는 R부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블의 라우팅 구조.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 중공부의 상기 축방향 일측의 단부와 타측의 단부 사이의 내주가, 균일한 내경으로 된 것을 특징으로 하는 케이블의 라우팅 구조.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 일측단 부재와 타측단 부재 사이에, 오일 씰이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블의 라우팅 구조.
5. 산업 기계의 제1 부재에 배치된 전원과,

   상기 제1 부재에 대해서 상대 회동하는 제2 부재에 배치된 모터와,

   감속장치의 중공부를 관통하여 상기 전원으로부터 전력을 상기 모터에 공급하는 케이블과,

   상기 감속장치의 상기 중공부의 상기 전원측의 단부를 포함하는 부재로서, 상기 제1 부재에 고정된 전원측 부재와,

   상기 감속장치의 상기 중공부의 상기 모터측의 단부를 포함하는 부재로서, 상기 제2 부재에 고정된 모터측 부재

   를 구비하고,

   상기 중공부의 상기 전원측의 단부 및 모터측의 단부 이외의 어느 하나의 위치에, 상기 전원측 부재와 모터측 부재가 상대 회동하는 연접부가 배치되고,

   상기 연접부를 사이에 두는 중공부 내주면의, 축방향 일측의 내경과 타측의 내경이 동일한 것을 특징으로 하는 산업 기계의 회동 장치.
6. 산업 기계의 제1 부재에 배치된 전원과,

   상기 제1 부재에 대해서 상대 회동하는 제2 부재에 배치된 모터와,

   감속장치의 중공부를 관통하여 상기 전원으로부터 전력을 상기 모터에 공급하는 케이블과,

   상기 감속장치의 상기 중공부의 상기 전원측의 단부를 포함하는 부재로서, 상기 제1 부재에 고정된 전원측 부재와,

   상기 감속장치의 상기 중공부의 상기 모터측의 단부를 포함하는 부재로서, 상기 제2 부재에 고정된 모터측 부재

   를 구비하고,

   상기 전원측 부재 및 모터측 부재 중 적어도 일방에, 상기 중공부의 내경을 축방향 외측을 향해 서서히 확개하는 R부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 산업 기계의 회동 장치.

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