KR101596558B1

KR101596558B1 - 산업용 로보트

Info

Publication number: KR101596558B1
Application number: KR1020137025611A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 야자와; 유타카 요시자와; 마사시 후지와라
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2016-02-22
Also published as: KR20130129303A; JP2013141704A; PH12014501247B1; US9636821B2; PH12014501247A1; WO2013103078A1; US20140318300A1; CN103501970B; JP5888988B2; CN103501970A; MY167277A; TWI507277B; TW201345674A

Abstract

본원은 본체부에 대한 가동부의 상대위치 정밀도를 확보하면서, 비용을 삭감하는 것이 가능한 산업용 로보트를 제공한다. 예를 들면, 산업용 로보트(1)에서는, 제1 관절부(7)에 있어서, 레버(3)는 본체부(2)로부터 레버(3)가 연장하는 방향으로 대략 직교하는 제1 방향을 축방향으로 한 레버(3)의 회동이 가능하게 되도록 본체부(2)에 연결되어 있다. 제2 관절부(15)는 레버(3)에 대한 암(12)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 구름 베어링과 레버(3)에 대한 암(12)의, 암(12)의 길이방향과 제1 방향에 대략 직교하는 제2 방향을 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 구름 베어링을 구비하고 있다. 또, 제3 관절부(18)는 암(12)에 대한 가동부(5)의 제1 방향을 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 구름 베어링과, 암(12)에 대한 가동부(5)의 제2 방향을 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 구름 베어링을 구비하고 있다.

Description

산업용 로보트 {INDUSTRIAL ROBOT}

본 발명은, 이른바 패러렐 링크(parallel link)형의 산업용 로보트에 관한 것이다.

종래, 전자부품 등의 워크(work)를 반송하는 산업용 로보트로서, 이른바 패러렐 링크형의 산업용 로보트가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재한 산업용 로보트는, 본체부와, 본체부에 회동 가능하게 연결되는 3개의 레버와, 3개의 레버의 각각에 연결되는 3조(組)의 평행링크와, 3조의 평행링크에 연결되는 가동부를 구비하고 있다. 3개의 레버는 본체부의 외주 측에 120° 피치로 대략 방사상(放射狀)으로 연장하도록 본체부에 연결되어 있고, 3개의 레버의 각각에는 레버를 회동시키는 구동기구가 연결되어 있다. 가동부는, 예를 들어, 워크를 파지(把持)하는 파지기구를 구비하고 있다.

이 산업용 로보트에서는, 본체부와 레버와의 연결부에서는, 본체부로부터 레버가 연장하는 방향으로 대략 직교하는 방향을 회동의 축방향으로 한 본체부에 대한 레버의 회동이 가능하게 되도록, 레버가 본체부에 연결되어 있다. 레버와 평행링크와의 연결부에서는, 조인트용의 볼과 이 볼이 수용되는 오목부가 형성되는 조인트 소켓으로 이루어지는 3축 볼 소켓 조인트에 의해서, 레버와 평행링크가 연결되어 있다. 또, 평행링크와 가동부와의 연결부에서는, 레버와 평행링크와의 연결부와 마찬가지로, 3축 볼 소켓 조인트에 의해서, 평행링크와 가동부가 연결되어 있다. 레버와 평행링크와의 연결부 및 평행링크와 가동부와의 연결부에서는, 조인트 소켓의 오목부를 볼을 향하여 가압하는 인장코일 스프링이 평행링크 사이에 배치되어 있다.

이와 같이 구성된 특허문헌 1에 기재한 산업용 로보트에서는, 소정의 에어리어 내에서, 임의의 위치에 배치된 워크를 가동부로 파지하여, 상하방향, 전후방향 및/또는 좌우방향 중 임의의 방향으로 반송하는 것이 가능하게 되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특표2002-531778호 공보

특허문헌 1에 기재한 산업용 로보트에서는, 레버와 평행링크와의 연결부 및 평행링크와 가동부와의 연결부에서, 3축 볼 소켓 조인트가 사용되고 있고, 조인트 소켓의 오목부와 이 오목부에 접촉하는 볼에 의해서, 레버에 대한 평행링크의 회동 및 평행링크에 대한 가동부의 회동이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 이 산업용 로보트에서는, 볼 및 오목부의 치수 정밀도 등의 정밀도를 높게 하지 않으면, 워크를 파지하는 가동부의 본체부에 대한 상대위치 정밀도가 저하한다. 한편, 볼 및 오목부의 정밀도를 높게 하면, 3축 볼 소켓 조인트의 제조비용이 높아지며, 그 결과, 산업용 로보트의 제조비용이 높아진다.

그래서, 본 발명의 과제는, 본체부에 대한 가동부의 상대위치 정밀도를 확보하면서, 비용을 삭감하는 것이 가능한 산업용 로보트를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 산업용 로보트는, 본체부와, 본체부에 그 기단 측이 회동 가능하게 연결되는 복수의 레버와, 복수의 레버의 선단 측의 각각에 그 기단 측의 각각이 회동 가능하게 연결되는 복수의 암부와, 복수의 암부의 선단 측에 회동 가능하게 연결되는 가동부와, 복수의 레버의 각각을 회동시키는 복수의 회동구동기구를 구비하고, 복수의 레버는 본체부의 외주 측으로 대략 등각도 피치로 대략 방사상으로 연장하도록 본체부에 연결되며, 암부는 서로 평행한 직선 모양의 2개의 암을 구비하고, 레버의 선단 측에 2개의 암의 각각의 기단 측이 회동 가능하게 연결됨과 아울러, 2개의 암의 선단 측에 가동부가 회동 가능하게 연결되고, 본체부와 레버와의 연결부인 제1 관절부에서는, 레버의 기단 측은 본체부로부터 레버가 연장하는 방향으로 대략 직교하는 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 본체부에 대한 레버의 회동이 가능하게 되도록, 본체부에 연결되며, 레버와 암과의 연결부인 제2 관절부는 레버에 대한 암의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제1 구름 베어링과, 레버에 대한 암의, 암의 길이방향과 제1 방향에 대략 직교하는 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제2 구름 베어링을 구비하고, 암과 가동부와의 연결부인 제3 관절부는 암에 대한 가동부의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제3 구름 베어링과, 암에 대한 가동부의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제4 구름 베어링을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 산업용 로보트에서는, 레버와 암과의 연결부인 제2 관절부는 레버에 대한 암의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제1 구름 베어링과, 레버에 대한 암의, 암의 길이방향과 제1 방향에 대략 직교하는 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제2 구름 베어링을 구비하고, 암과 가동부와의 연결부인 제3 관절부는 암에 대한 가동부의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제3 구름 베어링과, 암에 대한 가동부의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제4 구름 베어링을 구비하고 있다.

이 때문에, 본 발명에서는, 범용 부품임과 아울러 치수 정밀도 등의 정밀도를 확보하기 쉬운 제1 내지 제4 구름 베어링을 이용하여, 본체부에 대한 가동부의 상대위치 정밀도를 확보하는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 발명에서는, 본체부에 대한 가동부의 상대위치 정밀도를 확보하면서, 산업용 로보트의 비용을 삭감하는 것이 가능하게 된다. 또, 본 발명에서는, 특허문헌 1에 기재한 산업용 로보트와 같이, 제2 관절부 및 제3 관절부에 인장코일 스프링을 배치할 필요가 없기 때문에, 제2 관절부 및 제3 관절부를 경량화하는 것이 가능하게 된다. 또, 특허문헌 1에 기재한 산업용 로보트에서는, 조인트 소켓의 오목부와 볼이 접촉하고 있기 때문에, 조인트 소켓이나 볼의 마모가 문제가 되지만, 본 발명에서는, 제1 내지 제4 구름 베어링을 이용하고 있기 때문에, 이러한 문제는 생기지 않는다.

본 발명에 있어서, 예를 들어, 제2 관절부는 레버에 고정됨과 아울러 제1 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제1 축부재와, 제1 구름 베어링의 외륜 및 제2 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제2 축부재를 구비하고, 제2 구름 베어링의 외륜은 암에 고정되어 있다. 또, 본 발명에 있어서, 제2 관절부는 레버에 고정됨과 아울러 제2 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제1 축부재와, 제2 구름 베어링의 외륜 및 제1 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제2 축부재를 구비하고, 제1 구름 베어링의 외륜은 암에 고정되어 있어도 된다.

본 발명에 있어서, 제2 관절부는 제1 구름 베어링의 내륜 또는 외륜을 제1 방향의 한쪽으로 가압하여, 제1 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 덜컹거림을 방지하는 제1 가압부재와, 제2 구름 베어링의 내륜 또는 외륜을 제2 방향의 한쪽으로 가압하여, 제2 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 덜컹거림을 방지하는 제2 가압부재를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 제1 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 사이의 덜컹거림 및 제2 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 사이의 덜컹거림을 방지하여, 본체부에 대한 가동부의 상대위치 정밀도를 높이는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 제1 가압부재 및 제2 가압부재는 접시 스프링인 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 제1 가압부재 및 제2 가압부재가 판스프링이나 압축코일 스프링인 경우와 비교하여, 제2 관절부를 소형화하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 예를 들어, 제3 관절부는 가동부에 고정됨과 아울러 제3 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제3 축부재와, 제3 구름 베어링의 외륜 및 제4 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제4 축부재를 구비하고, 제4 구름 베어링의 외륜은 암에 고정되어 있다. 또, 본 발명에 있어서, 제3 관절부는 가동부에 고정됨과 아울러 제4 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제3 축부재와, 제4 구름 베어링의 외륜 및 제3 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제4 축부재를 구비하고, 제3 구름 베어링의 외륜은 암에 고정되어 있어도 된다.

본 발명에 있어서, 제3 관절부는 제3 구름 베어링의 내륜 또는 외륜을 제1 방향의 한쪽으로 가압하여, 제3 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 덜컹거림을 방지하는 제3 가압부재와, 제4 구름 베어링의 내륜 또는 외륜을 제2 방향의 한쪽으로 가압하여, 제4 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 덜컹거림을 방지하는 제4 가압부재를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 제3 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 사이의 덜컹거림 및 제4 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 사이의 덜컹거림을 방지하여, 본체부에 대한 가동부의 상대위치 정밀도를 높이는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 제3 가압부재 및 제4 가압부재는 접시 스프링인 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 제3 가압부재 및 제4 가압부재가 판스프링이나 압축코일 스프링인 경우와 비교하여, 제3 관절부를 소형화하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 제1 구름 베어링, 제2 구름 베어링, 제3 구름 베어링 및 제4 구름 베어링은 볼 베어링인 것이 바람직하다. 볼 베어링은 래이디얼 방향의 하중과 쓰러스트(thrust) 방향의 하중을 받는 것이 가능하기 때문에, 이와 같이 구성하면, 제1 구름 베어링, 제2 구름 베어링, 제3 구름 베어링 및 제4 구름 베어링으로서, 래이디얼 베어링과 쓰러스트 베어링의 2종류의 베어링을 이용할 필요가 없어진다. 따라서, 제2 관절부 및 제3 관절부의 구성을 간소화하여, 제2 관절부 및 제3 관절부를 소형화, 경량화하는 것이 가능하게 된다. 또, 산업용 로보트의 비용을 보다 삭감하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서, 산업용 로보트는, 예를 들어, 3개의 레버와, 3개의 암부를 구비하고 있다. 3개의 레버와 3개의 암부를 구비하는 패러렐 링크형의 산업용 로보트에서는, 예를 들어, 4개의 레버와 4개의 암부를 구비하는 패러렐 링크형의 산업용 로보트와 비교하여, 레버에 대한 암의 회동각도의 범위 및 암에 대한 가동부의 회동각도의 범위가 커지지만, 본 발명에서는, 제1 내지 제4 구름 베어링 및 제1 내지 제4 축부재를 이용함으로써, 레버에 대한 암의 회동각도의 범위 및 암에 대한 가동부의 회동각도의 범위를 확보하는 것이 가능하게 된다.

이상과 같이, 본 발명의 산업용 로보트에서는, 본체부에 대한 가동부의 상대위치 정밀도를 확보하면서, 비용을 삭감하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 산업용 로보트의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 산업용 로보트의 평면도이다.
도 3은 도 2의 E-E방향에서 산업용 로보트를 나타내는 측면도이다.
도 4는 도 2의 F-F방향에서 산업용 로보트를 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 산업용 로보트의 저면도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 산업용 로보트의 주요부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 6의 G부의 구성을 설명하기 위한 확대도이다.
도 8은 도 7의 H부의 확대도이다.
도 9의 (A)는 도 8의 J-J방향에서 제2 관절부를 나타내는 측면도이고, 도 9의 (B)는 도 8의 K-K단면의 단면도이다.
도 10은 도 5의 L부의 확대도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

(산업용 로보트의 개략 구성)

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 산업용 로보트(1)의 사시도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 산업용 로보트(1)의 평면도이다. 도 3은 도 2의 E-E방향에서 산업용 로보트(1)를 나타내는 측면도이다. 도 4는 도 2의 F-F방향에서 산업용 로보트(1)를 나타내는 측면도이다. 도 5는 도 1에 나타내는 산업용 로보트(1)의 저면도이다. 도 6은 도 1에 나타내는 산업용 로보트(1)의 주요부를 설명하기 위한 평면도이다.

본 형태의 산업용 로보트(1)는 이른바 패러렐 링크형의 산업용 로보트이다. 또, 본 형태의 산업용 로보트(1)는, 예를 들어, 전자부품 등의 워크를 반송하기 위한 로보트이다. 이 산업용 로보트(1)는 본체부(2)와, 본체부(2)에 연결되는 3개의 레버(3)와, 3개의 레버(3)의 각각에 연결되는 3개의 암부(4)와, 3개의 암부(4)에 연결되는 가동부로서의 헤드 유니트(5)를 구비하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 산업용 로보트(1)를 「로보트(1)」라고 한다.

3개의 레버(3)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본체부(2)의 외주 측으로 대략 등각도 피치로 대략 방사상으로 연장하도록 본체부(2)에 연결되어 있다. 즉, 3개의 레버(3)는 본체부(2)의 외주 측에 대략 120° 피치로 대략 방사상으로 연장하도록 본체부(2)에 연결되어 있다. 또, 3개의 레버(3)의 기단 측은 본체부(2)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 구체적으로는, 본체부(2)와 레버(3)와의 연결부인 제1 관절부(7)에서는 본체부(2)로부터 레버(3)가 연장하는 방향(즉, 레버(3)의 길이방향)에 대략 직교하는 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 본체부(2)에 대한 레버(3)의 회동이 가능하게 되도록, 레버(3)의 기단 측이 본체부(2)에 연결되어 있다. 즉, 제1 관절부(7)에서는, 도 3, 도 4에서의 수평방향의 소정 방향(즉, 후술의 평면(P) 내의 소정 방향)을 회동의 축방향으로 하는 레버(3)의 회동이 가능하게 되도록, 레버(3)의 기단 측이 본체부(2)에 연결되어 있다.

도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 3개의 레버(3)의 각각을, 「레버(3A)」, 「레버(3B)」 및 「레버(3C)」라고 하고, 또, 레버(3A)의 길이방향에 대략 직교하는 제1 방향을 「제1 방향(XA)」, 레버(3B)의 길이방향에 대략 직교하는 제1 방향을 「제1 방향(XB)」 및 레버(3C)의 길이방향에 대략 직교하는 제1 방향을 「제1 방향(XC)」이라고 하면, 제1 방향(XA)과 제1 방향(XB)과 제1 방향(XC)은 동일한 평면(P)(도 3, 도 4 참조)상에 배치되어 있다. 또, 제1 방향(XA)에 대해서 제1 방향(XB)은 대략 60° 기울어져 있고, 제1 방향(XB)에 대해서 제1 방향(XC)은 대략 60° 기울어져 있으며, 제1 방향(XC)에 대해서 제1 방향(XA)은 대략 60° 기울어져 있다.

제1 관절부(7)에는 레버(3)를 회동시키는 회동구동기구로서의 감속기가 부착된 모터(8)가 배치되어 있다. 본 형태의 로보트(1)는 3개의 레버(3)의 각각을 회동시키는 3개의 모터(8)를 구비하고 있다. 모터(8)는, 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 모터 본체(9)와, 모터 본체(9)에 연결되는 감속기(10)를 구비하고 있다. 모터(8)의 출력축은 레버(3)의 기단 측에 고정되어 있다.

암부(4)의 기단 측은 레버(3)의 선단 측에 회동 가능하게 연결되어 있다. 구체적으로는, 암부(4)는 서로 평행한 직선 모양의 2개의 암(12)을 구비하고 있고, 2개의 암(12)의 각각의 기단 측이 레버(3)의 선단 측에 회동 가능하게 연결되어 있다. 암(12)의 기단 측은 제1 방향에서의 레버(3)의 선단 측의 양측에 배치되어 있다. 암(12)은 가늘고 긴 원통형의 카본 파이프로 이루어지는 암 본체(13)와, 암 본체(13)의 양단에 고정되는 2개의 암 단부(14)로 구성되어 있다. 레버(3)와 암(12)과의 연결부는 제2 관절부(15)로 되어 있다. 이 제2 관절부(15)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다. 또한, 본 형태에서는, 암 본체(13)는 경량화를 도모하기 위해, 카본 파이프로 형성되어 있지만, 암 본체(13)는 알루미늄 합금 등의 금속으로 형성된 금속 파이프로 형성되어도 된다.

헤드 유니트(5)는 유니트 본체(16)와, 워크를 파지하기 위한 파지기구(도시 생략)가 장착되는 장착부(17)를 구비하고 있다. 유니트 본체(16)는 3개의 암부(4)의 선단 측에 회동 가능하게 연결되어 있다. 즉, 유니트 본체(16)는 6개의 암(12)의 선단 측에 회동 가능하게 연결되어 있다. 암(12)과 헤드 유니트(5)와의 연결부는 제3 관절부(18)로 되어 있다. 이 제3 관절부(18)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.

유니트 본체(16)에는 모터(19)가 고정되어 있다. 모터(19)에는 장착부(17)가 연결되어 있다. 장착부(17)는 모터(19)의 동력에 의해서, 도 5의 지면 수직방향(도 3, 도 4의 상하방향)을 회전의 축방향으로 하는 회전이 가능하게 되어 있다.

이상과 같이 구성된 로보트(1)에서는, 3개의 모터(8)를 개별적으로 구동함으로써, 소정의 에어리어 내에서, 도 3, 도 4의 상하방향, 좌우방향 및 지면 수직방향의 임의의 위치로, 또한, 헤드 유니트(5)가 일정한 자세를 유지한 채의 상태에서(구체적으로는, 장착부(17)가 도 3, 도 4의 아래쪽 방향을 향한 채로 상태에서), 헤드 유니트(5)를 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다.

(제2 관절부의 구성 및 제3 관절부의 구성)

도 7은 도 6의 G부의 구성을 설명하기 위한 확대도이다. 도 8은 도 7의 H부의 확대도이다. 도 9의 (A)는 도 8의 J-J방향에서 제2 관절부(15)를 나타내는 측면도이며, 도 9의 (B)는 도 8의 K-K단면의 단면도이다. 도 10은 도 5의 L부의 확대도이다.

직선 모양으로 형성되는 암(12)의 길이방향과 상술의 제1 방향에 대략 직교하는 방향을 제2 방향으로 하면, 제2 관절부(15)는 레버(3)에 대한 암(12)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제1 구름 베어링으로서의 2개의 볼 베어링(22)과, 레버(3)에 대한 암(12)의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제2 구름 베어링으로서의 2개의 볼 베어링(23)을 구비하고 있다. 본 형태의 볼 베어링(22, 23)은 딥 그루브(deep groove) 볼 베어링이다. 또, 제2 관절부(15)는 레버(3)에 고정되는 제1 축부재로서의 축부재(24)와, 축부재(24)에 회동 가능하게 유지되는 제2 축부재로서의 축부재(25)를 구비하고 있다. 도 7 ~ 도 9에서, X방향은 제1 방향이고, Y방향은 제2 방향이며, Z방향은 암(12)의 길이방향이다.

축부재(24)는 레버(3)의 선단 부분에 고정되어 있다. 축부재(24)의 양단측은 레버(3)보다도 제1 방향의 외측으로 돌출해 있다. 제2 관절부(15)는 제1 방향에서 레버(3)의 선단 부분의 양측에 배치되어 있다. 레버(3)의 선단 부분의 양측에 배치되는 2개의 제2 관절부(15)는 레버(3)에 대해서 대칭으로 배치되어 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 2개의 볼 베어링(22)은 제1 방향에서 소정의 간격을 둔 상태로 배치되어 있고, 2개의 볼 베어링(22)의 내륜(22a)은 축부재(24)의 단부의 외주면에 고정되어 있다. 축부재(24)의, 제1 방향에서의 볼 베어링(22)의 외측에는 스냅 링(snap ring)(26)이 고정되어 있다.

축부재(25)는, 도 9의 (B)에 나타내는 바와 같이, 볼 베어링(22)을 유지하는 베어링 유지부(25a)와, 베어링 유지부(25a)로부터 제2 방향의 양측으로 돌출하는 원기둥 모양의 축부(25b)를 구비하고 있다. 베어링 유지부(25a)에는 제1 방향으로 관통하는 둥근 구멍 모양의 관통구멍(25c)(도 8 참조)이 형성되어 있다. 관통구멍(25c)의 내주면에는 볼 베어링(22)의 외륜(22b)이 고정되어 있다. 2개의 볼 베어링(23)은 2개의 축부(25b)의 각각을 지지하고 있다. 볼 베어링(23)의 내륜(23a)은 축부(25b)의 외주면에 고정되어 있다.

암(12)은, 상술한 바와 같이, 암 본체(13)와 암 단부(14)로 구성되어 있다. 암 단부(14)는, 도 9의 (B)에 나타내는 바와 같이, 볼 베어링(23)의 외륜(23b)이 고정되는 2매의 고정판(27)과, 고정판(27)이 고정되는 고정블록(28)을 구비하고 있다. 고정판(27) 및 고정블록(28)은 알루미늄 합금에 의해서 형성되어 있다. 고정블록(28)은 암 본체(13)의 단부에 고정되어 있다. 2매의 고정판(27)은 제2 방향의 외측으로부터 축부재(25)의 베어링 유지부(25a)를 사이에 두도록 고정블록(28)에 고정되어 있다. 고정판(27)에는 제2 방향으로 관통하는 둥근 구멍 모양의 관통구멍(27a)(도 8 참조)이 형성되어 있으며, 관통구멍(27a)의 내주면에 볼 베어링(23)의 외륜(23b)이 고정되어 있다.

2개의 볼 베어링(22) 중 제1 방향의 외측에 배치되는 볼 베어링(22)과 스냅 링(26)과의 사이에는 제1 가압부재로서의 복수의 접시 스프링(30)이 배치되어 있다. 복수의 접시 스프링(30)은 제1 방향으로 겹치도록 배치되어 있다. 복수의 접시 스프링(30) 중, 제1 방향의 가장 내측에 배치되는 접시 스프링(30)은 볼 베어링(22)의 내륜(22a)에 접촉하고 있고, 볼 베어링(22)의 내륜(22a)을 제1 방향의 내측을 향하여 가압하고 있다. 이 접시 스프링(30)은 볼 베어링(22)의 내륜(22a)과 외륜(22b)과의 사이의 덜컹거림을 방지하는 기능을 하고 있다.

2개의 볼 베어링(23) 중 한쪽의 볼 베어링(23)과, 제2 방향에서의 베어링 유지부(25a)의 한쪽의 측면과의 사이에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제2 가압부재로서의 복수의 접시 스프링(31)이 배치되어 있다. 복수의 접시 스프링(31)은 제2 방향으로 겹치도록 배치되어 있다. 복수의 접시 스프링(31) 중, 제2 방향의 가장 외측에 배치되는 접시 스프링(31)은 볼 베어링(23)의 내륜(23a)에 접촉하고 있다. 또, 제2 방향에서의 베어링 유지부(25a)의 다른 쪽의 측면에는 2개의 볼 베어링(23) 중 다른 쪽의 볼 베어링(23)의 내륜(23a)에 접촉하는 접촉부(25d)가 제2 방향의 다른 쪽으로 돌출하도록 형성되어 있다. 접시 스프링(31)은 한쪽의 볼 베어링(23)의 내륜(23a)을 제2 방향의 외측을 향하여 가압하고 있고, 볼 베어링(23)의 내륜(23a)과 외륜(23b)과의 사이의 덜컹거림을 방지하는 기능을 하고 있다.

제3 관절부(18)는 제2 관절부(15)와 동일하게 구성되어 있다. 이 때문에, 제3 관절부(18)의 상세한 구성의 설명은 생략한다. 또한, 도 10에서는, 제2 관절부(15)의 구성과 공통되는 제3 관절부(18)의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 있으며, 제3 관절부(18)는 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 볼 베어링(22)과, 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 볼 베어링(23)과, 헤드 유니트(5)에 고정되는 축부재(24)와, 축부재(24)에 회동 가능하게 유지되는 축부재(25)를 구비하고 있다. 또, 제3 관절부(18)에서는, 축부재(24)는 유니트 본체(16)에 고정되어 있고, 축부재(24)의 양단측은 유니트 본체(16)의 축부재(24)의 고정부보다도 제1 방향의 외측으로 돌출해 있다.

제3 관절부(18)에서는, 볼 베어링(22)은 제3 구름 베어링이고, 볼 베어링(23)은 제4 구름 베어링이다. 또, 제3 관절부(18)에서는, 축부재(24)는 제3 축부재이며, 축부재(25)는 제4 축부재이다. 또, 제3 관절부(18)에서는, 접시 스프링(30)은 제3 가압부재이며, 접시 스프링(31)은 제4 가압부재이다.

(본 형태의 주된 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 제2 관절부(15)에서는, 볼 베어링(22)에 의해서, 레버(3)에 대한 암(12)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동이 가능하게 되어 있고, 또한, 볼 베어링(23)에 의해서, 레버(3)에 대한 암(12)의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동이 가능하게 되어 있다. 또, 본 형태의 제3 관절부(18)에서는, 볼 베어링(22)에 의해서, 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동이 가능하게 되어 있으며, 또한, 볼 베어링(23)에 의해서, 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 본 형태에서는, 범용 부품임과 아울러 치수 정밀도 등의 정밀도를 확보하기 쉬운 볼 베어링(22, 23)을 이용하여, 본체부(2)에 대한 헤드 유니트(5)의 상대위치 정밀도를 확보하는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 형태에서는, 본체부(2)에 대한 헤드 유니트(5)의 상대위치 정밀도를 확보하면서, 로보트(1)의 비용을 삭감하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 형태에서는, 특허문헌 1에 기재한 산업용 로보트와 같이, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)에 인장코일 스프링을 배치할 필요가 없기 때문에, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)를 경량화하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 형태에서는, 헤드 유니트(5)를 보다 고속으로 이동시키는 것이 가능하게 된다. 또, 특허문헌 1에 기재한 산업용 로보트에서는, 조인트 소켓의 오목부와 볼이 접촉하고 있기 때문에, 조인트 소켓이나 볼의 마모가 문제가 되지만, 본 형태에서는, 볼 베어링(22, 23)을 이용하고 있기 때문에, 이러한 문제는 생기지 않는다.

본 형태에서는, 볼 베어링(22)의 내륜(22a)이 축부재(24)에 고정되고, 볼 베어링(22)의 외륜(22b) 및 볼 베어링(23)의 내륜(23a)이 축부재(25)에 고정되며, 볼 베어링(23)의 외륜(23b)이 암(12)에 고정되어 있다. 본 형태의 로보트(1)는 3개의 레버(3)와 3개의 암부(4)를 구비하는 패러렐 링크형의 로보트이기 때문에, 예를 들어, 4개의 레버와 4개의 암부를 구비하는 패러렐 링크형의 로보트과 비교하여, 레버(3)에 대한 암(12)의 회동각도의 범위 및 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 회동각도의 범위가 커지지만, 본 형태에서는 볼 베어링(22, 23) 및 축부재(24, 25)를 이용함으로써, 레버(3)에 대한 암(12)의 회동각도의 범위 및 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 회동각도의 범위를 확보하는 것이 가능하게 된다.

본 형태에서는, 레버(3)에 대한 암(12)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제1 구름 베어링으로서, 딥 그루브 볼 베어링인 볼 베어링(22)이 이용되고, 레버(3)에 대한 암(12)의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제2 구름 베어링으로서, 딥 그루브 볼 베어링인 볼 베어링(23)이 이용되고 있다. 또, 본 형태에서는, 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제3 구름 베어링으로서, 볼 베어링(22)이 이용되며, 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제4 구름 베어링으로서, 볼 베어링(23)이 이용되고 있다. 딥 그루브 볼 베어링은 래이디얼 방향의 하중과 쓰러스트 방향의 하중을 받을 수 있기 때문에, 본 형태에서는, 제1 내지 제4 구름 베어링으로서, 래이디얼 베어링과 쓰러스트 베어링의 2종류의 베어링을 이용할 필요가 없다. 따라서, 본 형태에서는, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)의 구성을 간소화하고, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)를 소형화, 경량화하는 것이 가능하게 된다. 또, 로보트(1)의 비용을 보다 삭감하는 것이 가능하게 된다.

본 형태에서는, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)는 볼 베어링(22)의 내륜(22a)과 외륜(22b)과의 사이의 덜컹거림을 방지하는 접시 스프링(30)과, 볼 베어링(23)의 내륜(23a)과 외륜(23b)과의 사이의 덜컹거림을 방지하는 접시 스프링(31)을 구비하고 있다. 이 때문에, 본 형태에서는, 볼 베어링(22)의 내륜(22a)과 외륜(22b)과의 사이의 덜컹거림 및 볼 베어링(23)의 내륜(23a)과 외륜(23b)과의 사이의 덜컹거림을 방지하여, 본체부(2)에 대한 헤드 유니트(5)의 상대위치 정밀도를 높이는 것이 가능하게 된다.

또, 본 형태에서는, 접시 스프링(30)에 의해서, 볼 베어링(22)의 내륜(22a)과 외륜(22b)과의 사이의 덜컹거림이 방지되고, 접시 스프링(31)에 의해서, 볼 베어링(23)의 내륜(23a)과 외륜(23b)과의 사이의 덜컹거림이 방지되고 있기 때문에, 판스프링이나 압축코일 스프링 등에 의해서, 볼 베어링(22, 23)의 내륜(22a, 23a)과 외륜(22b, 23b)과의 사이의 덜컹거림이 방지되는 경우와 비교하여, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)를 소형화하는 것이 가능하게 된다.

(다른 실시형태)

상술한 형태는, 본 발명의 바람직한 형태의 일례이지만, 이것에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 대해 여러 가지 변형 실시가 가능하다.

상술한 형태에서는, 볼 베어링(22, 23)은 딥 그루브 볼 베어링이다. 이 밖에도 예를 들어, 볼 베어링(22, 23)은 앵귤러(angular) 볼 베어링 등의 다른 볼 베어링이라도 된다. 또, 볼 베어링(22, 23)에 대신하여, 원추 롤러 베어링이 배치되어도 된다. 이와 같이, 래이디얼 방향의 하중과 쓰러스트 방향의 하중을 받는 것이 가능한 베어링을 이용하는 경우에는, 제1 내지 제4 구름 베어링으로서, 래이디얼 베어링과 쓰러스트 베어링의 2종류의 베어링을 이용할 필요가 없기 때문에, 상술한 바와 같이, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)의 구성을 간소화하여, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)를 소형화, 경량화하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 내지 제4 구름 베어링으로서, 래이디얼 베어링과 쓰러스트 베어링의 2종류의 베어링을 조합해 이용해도 된다.

상술한 형태에서는, 접시 스프링(30)은 볼 베어링(22)의 내륜(22a)을 제1 방향을 향하여 가압하고 있다. 이 밖에도 예를 들어, 접시 스프링(30)은 볼 베어링(22)의 외륜(22b)을 제1 방향을 향해 가압해도 된다. 마찬가지로, 상술한 형태에서는, 접시 스프링(31)은 볼 베어링(23)의 내륜(23a)을 제2 방향을 향하여 가압하고 있지만, 접시 스프링(31)은 볼 베어링(23)의 외륜(23b)을 제2 방향을 향하여 가압해도 된다.

상술한 형태에서는, 접시 스프링(30)에 의해서, 볼 베어링(22)의 내륜(22a)과 외륜(22b)과의 사이의 덜컹거림이 방지되고, 접시 스프링(31)에 의해서, 볼 베어링(23)의 내륜(23a)과 외륜(23b)과의 사이의 덜컹거림이 방지되고 있다. 이 밖에도 예를 들어, 스프링 강판제의 평 와셔(washer)를 파형(波型)으로 굽혀 형성한 파형 와셔(웨이브 와셔)에 의해서, 볼 베어링(22, 23)의 내륜(22a, 23a)과 외륜(22b, 23b)과의 덜컹거림이 방지되어도 된다. 이 경우라도, 판스프링이나 압축코일 스프링 등에 의해서, 볼 베어링(22, 23)의 내륜(22a, 23a)과 외륜(22b, 23b)과의 사이의 덜컹거림이 방지되는 경우와 비교하여, 제2 관절부(15) 및 제3 관절부(18)를 소형화하는 것이 가능하게 된다. 또, 판스프링이나 압축코일 스프링 등의 다른 스프링 부재에 의해서, 볼 베어링(22, 23)의 내륜(22a, 23a)과 외륜(22b, 23b)과의 덜컹거림이 방지되어도 되고, 고무 등의 탄성부재에 의해서, 볼 베어링(22, 23)의 내륜(22a, 23a)과 외륜(22b, 23b)과의 덜컹거림이 방지되어도 된다.

상술한 형태에서는, 제2 관절부(15)에 있어서, 볼 베어링(22)의 내륜(22a)이 축부재(24)에 고정되고, 볼 베어링(22)의 외륜(22b)과 볼 베어링(23)의 내륜(23a)이 축부재(25)에 고정되며, 볼 베어링(23)의 외륜(23b)이 고정판(27)에 고정되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 제2 관절부(15)에 있어서, 레버(3)에 대한 암(12)의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 볼 베어링의 내륜이 축부재(24)에 고정되고, 이 볼 베어링의 외륜이 축부재(25)에 고정됨과 아울러, 레버(3)에 대한 암(12)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 볼 베어링의 내륜이 축부재(25)에 고정되며, 이 볼 베어링의 외륜이 고정판(27)에 고정되어도 된다.

마찬가지로, 상술한 형태에서는, 제3 관절부(18)에 있어서, 볼 베어링(22)의 내륜(22a)이 축부재(24)에 고정되고, 볼 베어링(22)의 외륜(22b)과 볼 베어링(23)의 내륜(23a)이 축부재(25)에 고정되며, 볼 베어링(23)의 외륜(23b)이 고정판(27)에 고정되어 있지만, 제3 관절부(18)에 있어서, 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 볼 베어링의 내륜이 축부재(24)에 고정되고, 이 볼 베어링의 외륜이 축부재(25)에 고정됨과 아울러, 암(12)에 대한 헤드 유니트(5)의 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 볼 베어링의 내륜이 축부재(25)에 고정되며, 이 볼 베어링의 외륜이 고정판(27)에 고정되어도 된다.

상술한 형태에서는, 로보트(1)는 3개의 레버(3)와, 3개의 암부(4)를 구비하고 있지만, 로보트(1)는 4개 이상의 레버(3)와, 4개 이상의 암부(4)를 구비하고 있어도 된다. 또, 상술한 형태에서는, 로보트(1)는 워크를 반송하기 위한 로보트이지만, 로보트(1)는 조립용 로보트 등의 반송용 로보트 이외의 산업용 로보트라도 된다.

1 로보트(산업용 로보트) 2 본체부
3 레버 4 암부
5 헤드 유니트(가동부) 7 제1 관절부
8 모터(회동구동기구) 12 암
15 제2 관절부 18 제3 관절부
22 볼 베어링(제1 구름 베어링, 제3 구름 베어링)
22a 내륜(제1 구름 베어링의 내륜, 제3 구름 베어링의 내륜)
22b 외륜(제1 구름 베어링의 외륜, 제3 구름 베어링의 외륜)
23 볼 베어링(제2 구름 베어링, 제4 구름 베어링)
22a 내륜(제2 구름 베어링의 내륜, 제4 구름 베어링의 내륜)
22b 외륜(제2 구름 베어링의 외륜, 제4 구름 베어링의 외륜)
24 축부재(제1 축부재, 제3 축부재)
25 축부재(제2 축부재, 제4 축부재)
30 접시 스프링(제1 가압부재, 제3 가압부재)
31 접시 스프링(제2 가압부재, 제4 가압부재)
X(XA, XB, XC) 제1 방향 Y 제2 방향
Z 암의 길이방향

Claims

본체부와, 상기 본체부에 그 기단 측이 회동 가능하게 연결되는 복수의 레버와, 복수의 상기 레버의 선단 측의 각각에 그 기단 측의 각각이 회동 가능하게 연결되는 복수의 암부와, 복수의 상기 암부의 선단 측에 회동 가능하게 연결되는 가동부와, 복수의 상기 레버의 각각을 회동시키는 복수의 회동구동기구를 구비하고,
복수의 상기 레버는 상기 본체부의 외주 측으로 등(等)각도 피치로 방사상(放射狀)으로 연장하도록 상기 본체부에 연결되며,
상기 암부는 서로 평행한 직선 모양의 2개의 암을 구비하고,
상기 레버의 선단 측에 2개의 상기 암의 각각의 기단 측이 회동 가능하게 연결됨과 아울러, 2개의 상기 암의 선단 측에 상기 가동부가 회동 가능하게 연결되며,
상기 본체부와 상기 레버와의 연결부인 제1 관절부에서는, 상기 레버의 기단 측은 상기 본체부로부터 상기 레버가 연장하는 방향으로 직교하는 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 상기 본체부에 대한 상기 레버의 회동이 가능하게 되도록, 상기 본체부에 연결되고,
상기 레버와 상기 암과의 연결부인 제2 관절부는 상기 레버에 대한 상기 암의 상기 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제1 구름 베어링과, 상기 레버에 대한 상기 암의, 상기 암의 길이방향과 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제2 구름 베어링을 구비하며,
상기 암과 상기 가동부와의 연결부인 제3 관절부는 상기 암에 대한 상기 가동부의 상기 제1 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제3 구름 베어링과, 상기 암에 대한 상기 가동부의 상기 제2 방향을 회동의 축방향으로 한 회동을 가능하게 하는 제4 구름 베어링을 구비하고,
상기 제2 관절부는, 상기 레버에 선단에 고정됨과 아울러 그 양단측은 레버(3)보다 상기 제1 방향의 외측으로 돌출해 있으며 그 단부의 외주면에 상기 제1 구름 베어링의 내륜(內輪)이 고정되는 제1 축부재와, 상기 제1 구름 베어링의 외륜(外輪)이 고정되는 베어링 유지부와 상기 베어링 유지부로부터 상기 제2 방향의 양측으로 돌출하는 원기둥 모양이며 그 외주면에 상기 제2 구름 베어링의 내륜이 고정되는 축부를 구비하는 제2 축부재를 포함하며,
상기 제2 구름 베어링의 외륜은 상기 암에 고정되어 있고,
상기 제2 관절부는 상기 제1 구름 베어링의 내륜 또는 외륜을 상기 제1 방향의 한쪽으로 가압하여, 상기 제1 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 덜컹거림을 방지하는 제1 가압부재와, 상기 제2 구름 베어링의 내륜 또는 외륜을 상기 제2 방향의 한쪽으로 가압하여, 상기 제2 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 덜컹거림을 방지하는 제2 가압부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
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청구항 1에 있어서,
상기 제1 가압부재 및 상기 제2 가압부재는 접시 스프링(belleville spring)인 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 관절부는 상기 가동부에 고정됨과 아울러 상기 제3 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제3 축부재와, 상기 제3 구름 베어링의 외륜 및 상기 제4 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제4 축부재를 구비하고,
상기 제4 구름 베어링의 외륜은 상기 암에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 관절부는 상기 가동부에 고정됨과 아울러 상기 제4 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제3 축부재와, 상기 제4 구름 베어링의 외륜 및 상기 제3 구름 베어링의 내륜이 고정되는 제4 축부재를 구비하고,
상기 제3 구름 베어링의 외륜은 상기 암에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
청구항 6에 있어서,
상기 제3 관절부는 상기 제3 구름 베어링의 내륜 또는 외륜을 상기 제1 방향의 한쪽으로 가압하여, 상기 제3 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 덜컹거림을 방지하는 제3 가압부재와, 상기 제4 구름 베어링의 내륜 또는 외륜을 상기 제2 방향의 한쪽으로 가압하여, 상기 제4 구름 베어링의 내륜과 외륜과의 덜컹거림을 방지하는 제4 가압부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
청구항 8에 있어서,
상기 제3 가압부재 및 상기 제4 가압부재는 접시 스프링인 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
청구항 1, 5 내지 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제1 구름 베어링, 상기 제2 구름 베어링, 상기 제3 구름 베어링 및 상기 제4 구름 베어링은 볼 베어링인 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
청구항 1, 5 내지 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
3개의 상기 레버와, 3개의 상기 암부를 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.