KR102078881B1

KR102078881B1 - 고리 모양의 트레일링 스톱을 가진 산업용 로봇

Info

Publication number: KR102078881B1
Application number: KR1020130054004A
Authority: KR
Inventors: 프란츠 리블; 라이너 크룸바허; 크리슈토프 그롤
Original assignee: 쿠카 도이칠란트 게엠베하
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2020-02-19
Also published as: EP2666597B1; EP2666597A2; US9346175B2; KR20130129839A; EP2666597A3; DE102012208430A1; CN103419213A; US20130305866A1; CN103419213B

Abstract

본 발명은 로봇암 (2) 을 구비하는 산업용 로봇 (1) 에 관한 것이며, 상기 로봇암은 관절 (11) 들을 통하여 연결된 다수의 부재 (12) 를 구비하고, 상기 부재들 중 적어도 2 개의 이웃한 부재 (12) 는 각각 관절 (11) 을 통해 연결되어 있으며, 상기 관절은 회전 관절로서 형성되어 있고, 드라이브를 이용해 조정가능하며, 그리고 그의 최대 회전조절각도에 있어서 기계적 스톱장치 (13) 를 통해 제한되어 있고, 상기 스톱장치는 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 하나 (12.1) 와 연결된 스톱 돌출부 (16), 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 다른 것 (12.2) 과 연결된 구동체 (17), 및 구동체 (17) 에 의해 조정가능한 트레일링 스톱 (18) 을 포함하며,
상기 트레일링 스톱은 트레일링 스톱 바디 (18.1), 및 상기 트레일링 스톱 바디 (18.1) 와 연결된 환상 바디 (18.2) 를 구비하고, 상기 환상 바디는 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 하나 (12.1) 의 하우징 부품 (9, 10) 의 내벽 (20) 안의 환상 그루브 (19) 안에 회전가능하게 삽입되어 있다.

Description

고리 모양의 트레일링 스톱을 가진 산업용 로봇{INDUSTRIAL ROBOT WITH A RING-SHAPED TRAILING STOP}

본 발명은 로봇암 (robot arm) 을 구비하는 산업용 로봇에 관한 것이며, 상기 로봇암은 관절들을 통하여 연결된 다수의 부재 (member) 를 구비하고, 상기 부재들 중 적어도 2 개의 이웃한 부재는 각각 관절을 통해 연결되어 있으며, 상기 관절은 회전 관절로서 형성되어 있고, 드라이브 (drive) 를 이용해 조정가능하며, 그리고 그의 최대 회전조절각도 (rotation adjusting angle) 에 있어서 기계적 (mechanical) 스톱장치 (stop device) 를 통해 제한되어 있다.

산업용 로봇은 물체들을 자동적으로 핸들링하기 위해 그리고/또는 가공하기 위해 공구들을 갖추고 있을 수 있는, 그리고 관절들을 이용해 다수의 운동축에 있어서 예컨대 방위 (orientation), 위치 및 작업진행과 관련하여 프로그래밍 가능한 작업 기계들이다. 산업용 로봇은 일반적으로 특히 전기 드라이브들 (electric drives) 을 통해 자동적으로 또는 손으로 (manually) 조정가능한 다수의 관절 (축) 과, 프로그래밍 가능한 제어기 (제어장치) 를 가진 로봇암을 구비하며, 상기 제어기는 작동 중 상기 산업용 로봇의 운동 시퀀스를 제어 또는 조절한다.

로봇암은 특히 베이스 (base), 및 상기 베이스에 대해 상대적으로 회전축과 관련하여 회전가능하게 설치된 캐로셀 (carrousel) 을 포함하며, 상기 캐로셀에는 로커암이 설치되어 있고, 상기 로커암에는 그의 일 측에서 로봇 캔틸레버암이 로봇핸드 (robot hand) 와 함께 설치되어 있으며, 상기 로봇 캔틸레버암 및/또는 상기 로봇핸드는 다수의 관절을 구비할 수 있다. 로봇암의 구조적인 설계에 따라, 하나 또는 다수의 관절 또는 로봇축의 가능한 회전운동은 고정 스톱 (fixed stop) 을 이용해 기계적으로 360°미만으로 제한될 수 있고 또는 트레일링 스톱을 이용해 기계적으로 360°를 초과하여, 예컨대 380°내지 420°로, 특히 400°로 제한될 수 있다.

360°를 초과하여 베이스에 대해 상대적인 캐로셀의 회전운동을 가능하게 하기 위해, DE 296 16 401 U1 은, 베이스는 회전축에 대해 동심적으로 배치된 부분원 모양의 연결 링크를 구비하고, 상기 연결 링크 안에는 트레일링 스톱이 슬라이딩할 수 있게 설치되어 있는 산업용 로봇을 공개하고 있다. 상기 캐로셀에는 구동체 (驅動體) 가 배치되어 있으며, 상기 구동체는 상기 캐로셀의 일 회전방향에 있어서는 상기 연결 링크에 도달할 때 트레일링 스톱의 한쪽과, 그리고 반대 방향에 있어서는 마주하고 있는 쪽과 상호 작용하고, 그리고 상기 트레일링 스톱을 각각 상기 연결 링크의 마주하고 있는 닫혀져 있는 단부에 부딪칠 때까지 데리고 간다. 상기 트레일링 스톱은 모든 쪽에서 또는 마찰과 충격에 의해 부하를 받는 위치들에서만, 예컨대 가황처리된 고무 형태의 댐핑 (damping) 코팅을 갖출 수 있다. 상기 트레일링 스톱이 틸팅되는 것이 아니라 그의 슬라이딩면을 통하여 깨끗히 안내되도록, 상기 트레일링 스톱은 일종을 폭을 가져야 한다.

DE 10 2009 043 404 A1 에는 베이스, 상기 베이스에 대해 상대적으로 축과 관련하여 회전가능하게 설치된 캐로셀, 상기 베이스에 대해 상대적인 상기 케로셀의 회전운동을 제한하기 위해 제공되어 있는 기계적 스톱장치를 구비한 산업용 로봇이 공지되어 있으며, 상기 스톱장치는 단부들에 배치된 스톱 (stop) 들을 가지며 상기 베이스에 배치된 연결 링크, 상기 연결 링크 안에 배치된 트레일링 스톱, 및 상기 캐로셀에 배치된 구동체를 구비하고, 이때 상기 구동체와 상기 연결 링크는, 상기 구동체가 축과 관련된 상기 캐로셀의 상응하는 회전운동시 상기 연결 링크 안으로 도입되며, 그리고 상기 트레일링 스톱을 관련 스톱에 대해 부딪치게 하도록 형성되어 있고, 상기 트레일링 스톱은 소성적으로 변형 가능한 댐핑 요소를 포함하며, 상기 댐핑 요소는, 상기 구동체를 통한 관련 스톱에 대한 상기 트레일링 스톱의 충돌을 통해 야기된 소성적 변형을 근거로 상기 캐로셀을 제동시키도록 되어 있다.

본 발명의 목적은 기계적 스톱장치를 가진 개선된 산업용 로봇을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은, 완전히 하우징 부품의 내부에서 자리를 차지하는 그리고 특히 공간절약적으로 설계되어 있는 개선된 기계적 트레일링 스톱장치를 가진 산업용 로봇을 만들어내는 것이다.

본 발명의 상기 목적은, 산업용 로봇으로서, 상기 산업용 로봇은 관절들을 통하여 연결된 다수의 부재를 구비하는 로봇암 (robot arm) 을 구비하며, 상기 부재들 중 적어도 2 개의 이웃한 부재는 각각 관절을 통해 연결되어 있으며, 상기 관절은 회전 관절로서 형성되어 있고, 드라이브 (drive) 를 이용해 조정가능하며, 그리고 그의 최대 회전조절각도에 있어서 기계적 스톱장치를 통해 제한되어 있고, 상기 스톱장치는 상기 이웃한 두 부재 중 하나와 연결된 스톱장치, 상기 이웃한 두 부재 중 다른 것과 연결된 구동체, 및 상기 구동체에 의해 조정가능한 트레일링 스톱 (trailing stop) 을 포함하며, 상기 트레일링 스톱은 트레일링 스톱 바디 (trailing stop body), 및 상기 트레일링 스톱 바디와 연결된 환상 바디 (annular body) 를 구비하고, 상기 환상 바디는 적어도 부분적으로 또는 완전히, 상기 이웃한 두 부재 중 하나의 하우징 부품 (housing part) 의 내벽 (inner wall) 안의 환상 그루브 (annular groove) 안에 회전가능하게 삽입되어 있는, 산업용 로봇을 통해 달성된다.

상기 산업용 로봇은 로봇암 및 프로그래밍 가능한 제어기 (제어 장치) 를 구비하며, 상기 제어기는, 상기 제어기가 드라이브들을 제어 또는 조절함으로써 자동적으로 또는 손으로 조정가능한 하나 또는 다수의 관절 (로봇축) 이 특히 전기 드라이브들을 통해 움직여짐으로써 작동 동안 상기 산업용 로봇의 운동 시퀀스를 제어 또는 조절한다.

이때, 예시적인 회전관절의 최대 회전조절각도는, 각각의 마지막 각위치들에 있어서 상기 구동체가 상기 조정가능한 트레일링 스톱을 상기 스톱장치를 향하여 이동시키고, 그리고 그곳에서, 적어도 관련 드라이브에서의 현저한 전류증가가 발생하도록 기계적으로 부딪치고, 그리고 제어기는 이러한 전류증가를 근거로 상기 드라이브를 정지시키며, 따라서 관련 관절이 제어되어 또는 조절되어 정지됨으로써 제한될 수 있다. 특별한 경우들에서, 본 발명에 따른 스톱장치는, 어느 정도까지 각각의 드라이브가 제어기에 의해 제어 또는 조절되어 있는 바와 상관없이 관련 관절을 기계적 부딪침만을 통해 정지시키도록 형성되어 있을 수도 있다.

본 발명에 따른 스톱장치는 특히 캔틸레버암 축에서의, 예컨대 6개의 로봇축 중 네 번째 축에서, 예컨대 플러스 185°와 마이너스 185°사이의 최대 회전조절각도를 가진 오버런 (overrun) 방지장치를 형성할 수 있다. 이 오버런 방지장치는, 예컨대 손에 의한 주행시, 즉 손으로 제어된 전동식 이동시, 특히 산업용 로봇의 조절 동안 관절들의 최대 회전조절각도를 지키는 것을 안전하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 스톱장치를 가지고, 이러한 오버런 방지장치는 최소 제조공간 안에서 실현될 수 있다. 이 제조공간의 내부에서, 센서 (sensor), 특히 조절 센서는 장소를 차지할 수 있다. 특별한 실시형태들에 있어서, 고장의 경우 필요해지는 완전히 기계적으로 작용하는 트레일링 스톱의 강인함 (ruggedness) 을 달성하는 것이 필요하지 않다. 하지만, 보다 매시브한 (massive) 설계가 가능하며, 따라서 이 변형은 트레일링 스톱으로서도 설계될 수 있다.

본 발명에 따르면, 트레일링 스톱, 즉 오버런 방지장치는 환상 바디 (annular body) 로서 설계되어 있으며, 상기 환상 바디는 이웃한 두 부재 중 하나의 하우징 부품의 내벽 안의 환상 그루브 안에 삽입되어 있다. 상기 환상 바디는 스냅링 (snap ring, DIN (독일 공업 규격) 472) 과 유사하게 주조 부품 안의 그루브 안으로 조립될 수 있고, 그러므로 로봇암의 내부에 놓여 있다. 그러므로, 상기 오버런 방지장치의 설치를 위해 그 밖의 구성요소들이 필요하지 않고, 간섭윤곽 (interfering contour) 이 변경되지 않으며, 즉 나빠지지 않는다.

상기 트레일링 스톱 또는 상기 오버런 방지장치는 편심적인 내부 및 외부 윤곽을 가질 수 있으며, 상기 내부 및 외부 윤곽은, 상기 환상 바디가 조립 시 개선된 조립을 안전하게 하기 위해 원형 외부윤곽을 간직하도록 설계되어 있다. 이 이외에, 마지막 위치로의 주행시 스프링 작용을 발생시키기 위해, 상기 환상 바디에서의 노즈 (nose) 는 열쇠 구멍 형태의 개구부를 갖추고 있을 수 있다.

축각도를 제한하기 위해, 즉 최대 회전조절각도를 제한하기 위해, 예컨대 실린더핀들이 배치될 수 있다. 이로써, 오버런 방지장치를 약 플러스 320°와 마이너스 320°까지 확장시키는 것이 가능하다. 스톱으로서의 일 실시에 있어서, 추가적인 버퍼 요소들 (buffer elements) 이 제공될 수 있다. 이 이외에, 예컨대 약 플러스 200°와 마이너스 200°의 축각도에 있어서, 조절 센서는 상기 환상 바디도 놓여 있는 동일한 평면에서 실현될 수 있다. 이로써, 관련 하우징 부품의 축방향 설치길이가 최소화될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 상기 환상 바디는 상기 하우징 부품의 내부에 회전가능하게 설치되어 있다. 특히, 이를 통해 상기 환상 바디는 축방향으로 상기 하우징 부품 안에 고정되어 있으며, 그리고 원주방향으로 회전가능하게 안내되어 있다. 이 점에 있어서 상기 환상 바디는 회전 베어링 장치를 형성하며, 상기 회전 베어링 장치를 통해 상기 트레일링 스톱은 회전가능하게 설치되어 있다. 이 점에 있어서 상기 트레일링 스톱 또는 상기 트레일링 스톱 바디는 상기 환상 바디와 연결되어 있다.

상기 환상 바디는 스프링 탄성적인 (spring-elastic) 열려 있는 환상 만곡체에 의해 형성될 수 있으며, 상기 환상 만곡체는 2 개의 마주하고 있는 환상 만곡체 단부를 구비하고, 그리고 상기 환상 만곡체는 상기 환상 만곡체 단부들의 스프링 탄성적으로 (spring-elastically) 예비인장 (pretension) 하는 서로를 향한 이동을 통해, 상기 환상 바디가 상기 하우징 부품의 상기 환상 그루브 안으로 삽입가능하도록 그리고/또는 취출가능하도록, 그리고 스프링 탄성적으로 적어도 부분적으로 또는 완전히 이완된 상태에서 상기 환상 바디가 상기 하우징 부품의 상기 환상 그루브 안에 축방향으로 고정되어 있도록 그리고 원주방향으로 회전가능하게 안내되어 있도록, 그의 바깥지름 (outer diameter) 에 있어서 축소가능하게 형성되어 있다.

상기 트레이링 스톱, 특히 상기 트레일링 스톱 바디는 상기 환상 바디를 이용해 회전가능하게 상기 하우징 부품의 내부에 간단한 방식으로 조립될 수 있다. 또한, 트레일링 스톱장치를 실현하기 위해, 고리 형태의 특히 평평한 (flat) 그리고 좁은 구조에 근거하여, 상기 하우징 부품의 내부 안의 단지 적은 제조공간이 필요해진다. 상기 환상 바디는 예컨대 강철 스프링으로 만들어진, 판금 반제품으로부터 펀치로 찍어낸 판금 부품에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 상기 환상 바디는 예컨대 레이저 절삭을 통해 판금 반제품으로부터 제조될 수도 있다.

상기 환상 바디가 2 개의 마주하고 있는 환상 만곡체 단부를 구비하는 스프링 탄성적인 열려 있는 환상 만곡체를 형성함으로써, 상기 환상 바디는 전문가에게 그 자체가 조립 목적을 위해 알려져 있는 스냅링 (snap ring) 과 유사한 방식으로, 특히 DIN 472 에 따른 스냅링의 유형으로 형성되어 있을 수 있고, 그리고 조립될 수 있다. 이 이외에, 이러한 환상 바디는 그의 축방향 연장에 있어서 매우 평평하게 설계되어 있을 수 있으며, 따라서 상기 하우징 부품의 내부에서 트레일링 스톱장치를 실현하기 위한 단지 적은 공간만 필요하다.

상기 두 환상 만곡체 단부는 각각 돌출부 또는 아이 (eye) 를 구비할 수 있으며, 상기 아이는, 각각 상기 환상 만곡체 단부들을 서로를 향해 이동시키기 위해 형성되어 있는 그립핑 공구 (gripping tool) 의 수동 (manual) 그립핑 공구 팁 (gripping tool tip) 을 수용하도록 형성되어 있다. 이러한 돌출부 또는 이러한 아이는, 전문가에게 그 자체가 스냅링의, 특히 DIN 472 에 따른 스냅링 유형의 돌출부 또는 아이로 알려져 있는 것과 유사한 방식으로 설계되어 있을 수 있다.

상기 트레일링 스톱 바디는, 상기 환상 바디로부터 방사상으로 안쪽으로 뻗어 있는 돌기에 의해, 특히 상기 환상 바디와 일체로 형성된 돌기에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 트레일링 스톱 바디는 2 개의 마주하고 있는 스톱면 (stop surfaces) 을 구비하며, 상기 스톱면들은 각각 스톱위치에 따라 관절의 각각의 최대 회전각 위치 안의 상기 스톱장치의 2 개의 대응 스톱면 중 하나에 접해 있다.

상기 돌기는 서로로부터 방사상으로 뻗어 있는 2 개의 웨브 (web) 를 구비할 수 있으며, 상기 웨브들은 상기 돌기 안에 형성된 리세스 (recess) 를 한정한다. 상기 돌기의 폭 또는 상기 트레일링 스톱 바디 또는 상기 오버런 방지장치에서의 상기 웨브들 서로간의 간격과, 예컨대 상기 스톱장치의 2 개의 나사, 볼트, 핀 사이의 각도를 맞춤으로써, 상기 트레일링 스톱의 제한되어야 하는 각도 범위가 발생한다. 상기 리세스를 통해, 상기 돌기에게 또는 상기 두 웨브에게 일종의 탄성 (elasticity) 이 형성되며, 상기 탄성을 통해, 상기 트레일링 스톱 바디와 상기 스톱장치가 만나는 동안 충격의 일종의 댐핑 (damping) 이 달성된다.

상기 각각의 웨브는, 횡단면에 있어서 방사상으로 돌출하는 상기 웨브의 웨브 섹션 (web section) 에 대해 축소된 상기 웨브의 베이스 섹션 (base section) 을 구비할 수 있으며, 상기 베이스 섹션은, 방사상으로 돌출하는 상기 웨브 섹션을 스프링 탄성적으로 상기 환상 바디에 결속시키도록 형성되어 있다. 상기 각각의 웨브가 횡단면에 있어서 방사상으로 돌출하는 상기 웨브의 웨브 섹션에 대해 축소된 상기 웨브의 베이스 섹션을 구비함으로써, 댐핑하는 (damping) 특성은 상기 리세스를 넘어서 추가적으로 향상될 수 있다.

일반적으로, 스톱 돌출부는, 비스듬히 그리고 특히 관절의 회전 중심으로부터 동일한 방사상 간격을 두고 배치된 2 개의 돌출부, 특히 나사, 핀, 볼트 또는 스터드 (stud) 에 의해 형성될 수 있으며, 상기 돌출부들 사이에서 상기 트레일링 스톱 바디는 상기 하우징 부품의 상기 환상 그루브 안으로 삽입된 그의 장착위치에 있어서 각도 만큼, 특히 40 내지 80 도의 각도, 특히 60 도 만큼 회전을 자유자재로 할 수 있다 (free to rotate). 그 결과, 상기 2 개의 돌출부, 특히 나사, 볼트 또는 스터드는 선회 각도를 제한하며, 상기 선회 각도 만큼 상기 트레일링 스톱, 특히 상기 트레일링 스톱 바디는 회전을 자유자재로 할 수 있게 상기 하우징 부품의 상기 그루브 안에 설치되어 있다. 2 개 이상의 수용부, 특히 구멍 또는 나사 구멍 (threaded bore) 이 상기 하우징 부품 안에 제공되어 있을 수 있으며, 이때 각각의 수용부 또는 구멍 또는 나사 구멍 안으로 돌출부, 볼트 또는 스터드가 탈착 가능하게 삽입가능하다. 이때, 돌출부들, 나사들, 볼트들 또는 스터드들 중 하나 또는 다수를 빼냄으로써 또는 나사결합 해제시킴으로써, 상기 트레일링 스톱, 특히 상기 트레일링 스톱 바디가 회전을 자유자재로 할 수 있는 각도 범위가 변경될 수 있다. 예컨대, 단지 2 개의 돌출부, 나사, 볼트 또는 스터드가 제공되어 있을 수도 있으며, 상기 돌출부들은, 각도 범위를 원하는 최대 회전조절각도에 따라 상응하여 변경시키기 위해, 선택적으로, 특히 균일하게 둘레에 걸쳐 분배되어 배치된 2 개의 수용부, 특히 구멍 또는 나사 구멍 안에 삽입되고 그리고 다시 빼내질 수 있다.

이웃한 두 부재 중 하나의 상기 하우징 부품 안에는, 방사상으로 상기 하우징 부품의 내부 안으로 돌출하는 조절 센서를 위한 수용 구멍 (receiving bore) 이 도입되어 있을 수 있고, 그리고 상기 트레일링 스톱의 상기 환상 바디는, 상기 트레일링 스톱, 특히 상기 환상 바디의 각각의 회전위치에 있어서 상기 수용 구멍 또는 상기 조절 센서가 상기 두 환상 만곡체 단부 사이의, 상기 환상 바디의 환상 만곡체로부터 열려 있는 영역 안에 놓여 있도록 상기 하우징 부품의 상기 환상 그루브 안으로 삽입되어 있을 수 있다. 즉, 방사상으로 상기 하우징 부품의 내부 안으로 돌출하는 상기 조절 센서를 위한 상기 수용 구멍은, 상기 하우징 부품의 내벽이 특히 상기 환상 바디에 의해 점령되지 않는 곳에 배치될 수 있으며, 보다 정확히 말하면 상기 환상 바디에 의해 상기 스톱장치를 통해 확정된 차지될 수 있는 회전위치들 각각 안에 배치될 수 있다. 상기 스톱의 이러한 개구부는 이러한 실시형태에 있어서, 하우징 안으로 돌출하는 특히 조절 카트리지의 조절 센서를 위한 개방부로 쓰인다. 상기 개구부는 작동 중 상기 조절 카트리지가 손상되지 않는 것을 확실하게 하기 위해 나사들 사이의 상기 오버런 방지장치의 운동에 맞춰진다.

모든 실시형태에서, 상기 구동체는 돌출부, 특히 나사, 볼트 또는 스터드에 의해 형성될 수 있으며, 상기 구동체는, 상기 트레일링 스톱을 상기 하우징 부품의 상기 환상 그루브 안에서 비틀기 위해, 이웃한 두 부재 중 다른 것의 회전방향에 따라, 조정가능한 상기 트레일링 스톱의 한 쪽에, 특히 한 웨브에 또는 조정가능한 상기 트레일링 스톱의 다른 쪽에, 특히 다른 웨브에 부딪칠 수 있다. 즉, 관련 부재의 회전시, 상기 구동체는 상기 구동체가 상기 트레일링 스톱에 또는 상기 트레일링 스톱 바디에 접할 때까지 우선 자유로이 원형 경로 상에서 상기 부재의 회전축 둘레로 회전하며 주행하고, 상기 트레일링 스톱 바디를 상기 트레일링 스톱, 특히 상기 트레일링 스톱 바디가 회전을 자유자재로 할 수 있는 각도 범위 만큼, 상기 부재의 최대 회전조절각도가 달성되어 있으면 그가 상기 스톱장치에 단단히 접할 때까지 밀고 간다.

모든 실시형태에서, 상기 트레일링 스톱, 특히 상기 환상 바디는 스냅링 (snap ring) 의 유형으로, 특히 DIN 472 에 따른 스냅링의 유형으로 설계되어 있을 수 있다. 이러한 실시형태에서, 상기 트레일링 스톱, 즉 상기 오버런 방지장치는 로봇암의 관절 안에 설치되어 있을 수 있다. 상기 오버런 방지장치는 스냅링의 형태로 설계될 수 있으며, 그리고 스냅링 조립 집게의 도움으로 상기 하우징 부품 안의 상기 그루브 안으로 삽입될 수 있다.

본 발명의 실시예는 첨부된 개략적인 도면에 예시적으로 도시되어 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 트레일링 스톱을 가진 산업용 로봇의 투시도,
도 2 는 스톱장치 및 구동체를 가진, 삽입된 환상 바디를 가진 열려 있는 하우징 부품의 축방향 평면도이다.

도 1 은 로봇암 (2) 을 구비하는 산업용 로봇 (1) 을 나타낸다. 로봇암 (2) 은 본 실시예의 경우 잇달아 배치된 그리고 관절 (11) 들을 이용해 연결된 다수의 부재 (12) 를 포함한다. 부재 (12) 들은 특히 베이스 (3), 및 상기 베이스 (3) 에 대해 상대적으로, 수직으로 뻗어 있는 축 (A1) 둘레로 회전가능하게 설치된 캐로셀 (carrousel, 4) 에 관한 것이다. 로봇암 (2) 의 그 밖의 부재들은 본 실시예의 경우 로커암 (5), 캔틸레버암 (6), 및 상세히 도시되어 있지 않은 엔드 이펙터 (end effector) 를 고정시키기 위한 플랜지 (8) 로서 설계된 고정 장치를 가진 바람직하게는 다축인 로봇핸드 (robot hand, 7) 이다. 로커암 (5) 은 하부 단부에서, 예컨대 상세히 도시되어 있지 않은 로커암 베어링 헤드에서, 캐로셀 (4) 위에 바람직하게는 수평인 회전축 (A2) 둘레로 선회 가능하게 설치되어 있다. 로커암 (5) 의 상부 단부에는, 마찬가지로 바람직하게는 수평인 축 (A3) 둘레로 캔틸레버암 (6) 이 선회 가능하게 설치되어 있다. 상기 캔틸레버암은 단부쪽에, 바람직하게는 3 개의 회전축 (A4, A5, A6) 을 가진 로봇핸드 (robot hand, 7) 를 받치고 있다.

캔틸레버암 (6) 은 본 실시예의 경우 선회 가능하게 로커암 (5) 에 설치된 제 1 하우징 부품 (9) 을 구비한다. 제 1 부재 (12) 의 제 1 하우징 부품 (9) 에는 캔틸레버암 (6) 의 제 2 부재 (12) 의 제 2 하우징 부품 (10) 이 축 (A4) 둘레로 회전가능하게 설치되어 있다.

최대 회전조절각도 (rotation adjusting angle) 는 기계적 (mechanical) 스톱장치 (stop device, 13) 를 통해 제한된다. 기계적 스톱장치 (13) 는 도 2 에 횡단면도로 상세히 도시되어 있다. 스톱장치 (13) 는 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 한 부재 (12.1) 와 연결된 스톱 돌출부 (16), 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 다른 부재 (12.2) 와 연결된 구동체 (17), 및 구동체 (17) 에 의해 조정가능한 트레일링 스톱 (18) 을 포함하며, 상기 트레일링 스톱은 트레이링 스톱 바디 (18.1), 및 상기 트레일링 스톱 바디 (18.1) 와 연결된 환상 바디 (annular body, 18.2) 를 구비하고, 상기 환상 바디는 적어도 부분적으로 또는 완전히 상기 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 부재 (12.1) 의 하우징 부품 (9, 10) 의 내벽 (20) 안의 환상 그루브 (annular groove, 19) 안으로 회전가능하게 삽입되어 있다.

환상 바디 (18.2) 는 본 실시예의 경우 스프링 탄성적인 (spring-elastic) 열려 있는 환상 만곡체에 의해 형성되며, 상기 환상 만곡체는 2 개의 마주하고 있는 환상 만곡체 단부 (21, 22) 를 구비하고, 그리고 상기 환상 만곡체는 상기 환상 만곡체 단부들 (21, 22) 의 스프링 탄성적으로 (spring-elastically) 예비인장하는 서로를 향한 이동을 통해, 환상 바디 (18.2) 가 하우징 부품 (9, 10) 의 환상 그루브 (19) 안으로 삽입가능하도록 그리고/또는 취출가능하도록, 그리고 스프링 탄성적으로 적어도 부분적으로 또는 완전히 이완된 상태에서 환상 바디 (18.2) 가 하우징 부품 (9, 10) 의 환상 그루브 (19) 안에 축방향으로 고정되어 있도록 그리고 원주방향으로 회전가능하게 안내되도록, 그의 바깥지름에 있어서 축소가능하게 형성되어 있다.

두 환상 만곡체 단부 (21, 22) 는 각각 돌출부 (23, 24) 또는 아이 (eye, 25, 26) 를 구비하며, 상기 아이는, 각각 상기 환상 만곡체 단부들 (21, 22) 을 서로를 향해 이동시키기 위해 형성된 그립핑 공구 (gripping tool) 의 수동 (manual) 그립핑 공구 팁 (gripping tool tip) 을 수용하도록 형성되어 있다.

트레일링 스톱 바디 (18.1) 는 환상 바디 (18.2) 로부터 방사상으로 안쪽으로 뻗어 있는 돌기 (27) 에 의해, 특히 환상 바디 (18.2) 와 일체로 형성된 돌기 (27) 에 의해 형성된다. 이때, 트레일링 스톱 바디 (18.1) 는 마주하고 있는 2 개의 스톱면 (stop surface, 28, 29) 을 구비하며, 상기 스톱면들은 각각 스톱 위치에 따라 관절 (11) 의 각각의 최대 회전각 위치에서 스톱 돌출부 (16) 들의 2 개의 대응 스톱면 중 하나에 접해 있다. 돌기 (27) 의 폭 또는 트레일링 스톱 바디 (18.1) 에서의 웨브들 (webs; 27.1 및 27.2) 서로간의 간격과, 2 개의 돌출부 (30, 31) 사이의, 예컨대 스톱 돌출부 (16) 들의 예컨대 2 개의 나사, 볼트 또는 핀 사이의 각도를 맞춤으로써, 트레일링 스톱 (18) 의 제한되어야 하는 각도 범위가 발생한다.

즉, 돌기 (27) 는 도시되어 있는 실시예에서 서로로부터 방사상으로 뻗어 있는 2 개의 웨브 (27.1, 27.2) 에 의해 형성되며, 상기 웨브들은 상기 돌기 (27) 안에 형성된 리세스 (recess, 32) 를 한정한다.

각각의 웨브 (27.1, 27.2) 는, 횡단면에 있어서 방사상으로 돌출하는 웨브 (27.1, 27.2) 의 웨브 섹션 (web section) 에 대해 축소된 웨브 (27.1, 27.2) 의 베이스 섹션 (base section) 을 구비하며, 상기 베이스 섹션은 방사상으로 돌출하는 상기 웨브 섹션을 스프링 탄성적으로 환상 바디 (18.2) 에 결속시키도록 형성되어 있다.

스톱 돌출부 (16) 는, 도 2 의 본 실시예에서 특히 관절 (11) 의 회전 중심 (Z) 으로부터 동일한 방사상 간격 (R) 을 두고 일 각도로 배치된 2 개의 돌출부 (30, 31), 특히 볼트 또는 스터드에 의해 형성되며, 상기 돌출부들 사이에서 트레일링 스톱 바디 (18.1) 는 하우징 부품 (9, 10) 의 환상 그루브 (19) 안으로 삽입된 그의 장착위치에 있어서 각도 만큼, 특히 40 내지 80 도의 각도, 특히 60 도 만큼 회전을 자유자재로 할 수 있다. 2 개 이상의 수용부 (33), 특히 구멍들 또는 나사 구멍 (threaded bore) 들이 하우징 부품 (9, 10) 안에 제공되어 있을 수 있으며, 이때 각각의 수용부 (33) 또는 구멍 또는 나사 구멍 안에는 돌출부 (30, 31), 볼트 또는 스터드가 탈착 가능하게 삽입가능하다.

이때, 돌출부들 (30, 31), 볼트들 또는 스터드들 중 하나 또는 다수를 꺼내거나 또는 나사결합 해제시킴으로써, 각도 범위 (상기 각도 범위 내에서 트레일링 스톱 (18), 특히 트레일링 스톱 바디 (18.1) 는 회전을 자유자재로 할 수 있다) 가 변경될 수 있다. 예컨대 2 개의 돌출부 (30, 31), 볼트 또는 스터드만 제공되어 있을 수도 있으며, 상기 돌출부들은, 각도 범위를 원하는 최대 회전조절각도에 따라 상응하여 변경시키기 위해, 특히 균일하게 둘레에 걸쳐 분배된 다수의 수용부 (33), 특히 구멍들 또는 나사 구멍들 중 2 개 안에 삽입될 수 있고, 그리고 다시 빼내질 수 있다.

이웃한 두 부재 (12) 중 하나의 하우징 부품 (9, 10) 안에는, 실시예에서 방사상으로 하우징 부품 (9, 10) 의 내부 안으로 돌출하는 조절 센서 (35) 를 위한 수용 구멍 (receiving bore, 34) 이 도입되어 있으며, 그리고 트레일링 스톱 (18) 의 환상 바디 (18.2) 는, 트레일링 스톱 (18), 특히 환상 바디 (18.2) 의 각각의 회전위치에 있어서 수용 구멍 (34) 또는 조절 센서 (35) 가 두 환상 만곡체 단부 (21, 22) 사이의, 환상 바디 (18.2) 의 환상 만곡체로부터 열려 있는 영역 (S) 안에 놓여 있도록 하우징 부품 (9, 10) 의 환상 그루브 (19) 안으로 삽입되어 있다. 즉, 방사상으로 하우징 부품 (9, 10) 의 내부 안으로 돌출하는 조절 센서 (35) 를 위한 수용 구멍 (34) 은 하우징 부품 (9, 10) 의 내벽 (20) 이 특히 환상 바디 (18.2) 에 의해 점령되지 않는 곳에 배치될 수 있고, 보다 정확히 말하면 환상 바디 (18.2) 에 의해 스톱장치 (13) 를 통해 확정된 차지될 수 있는 회전위치들 각각 안에 배치될 수 있다. 상기 스톱의 이러한 개구부는 이러한 실시형태에 있어서 특히 하우징 부품 (9, 10) 안으로 돌출하는 특히 조정 카트리지의 조절 센서 (35) 를 위한 개방부로 쓰인다. 상기 개구부는 작동 중 조절 센서 (35) 가 손상되지 않는 것을 확실하게 하기 위해 나사들 사이의 오버런 방지장치의 운동에 맞춰져 있다.

구동체 (17) 는 도시되어 있는 실시예에서 돌출부, 특히 나사, 볼트 또는 스터드에 의해 형성되며, 상기 구동체는, 트레일링 스톱 (18) 을 하우징 부품 (9, 10) 의 환상 그루브 (19) 안에서 회전시키기 위해, 이웃한 두 부재 (12) 중 다른 것의 회전방향에 따라, 조정가능한 트레일링 스톱 (18) 의 한쪽에, 특히 한 웨브 (27.1) 에 또는 조정가능한 트레일링 스톱 (18) 의 다른 쪽에, 특히 다른 웨브 (27.2) 에 부딪칠 수 있다.

즉, 관련 부재 (12) 의 회전시, 구동체 (17) 는 상기 구동체 (17) 가 트레일링 스톱 (18) 에 또는 트레일링 스톱 바디 (18.1) 에 또는 스톱면들 (28, 29) 중 하나에 접할 때까지 우선 자유로이 원형 경로 (K) 상에서 부재 (12) 의 회전축 둘레로 회전하며 주행하고, 그런 후 트레일링 스톱 바디 (18.1) 를 트레일링 스톱 (18), 특히 트레일링 스톱 바디 (18.1) 가 회전을 자유자재로 할 수 있는 각도 범위 만큼, 관절 (11) 의 최대 회전조절각도가 달성되어 있으면 그가, 즉 웨브들 (27.1, 27,2) 중 하나가 스톱 돌출부 (16) 에 또는 돌출부들 (30, 31) 중 하나에 단단히 접할 때까지 밀고 간다.

Claims

산업용 로봇으로서,
관절 (11) 들을 통하여 연결된 다수의 부재 (12) 를 구비하는 로봇암 (2) 을 구비하며, 상기 부재들 중 적어도 2 개의 이웃한 부재 (12) 는 각각 관절 (11) 을 통해 연결되어 있고, 상기 관절은 회전 관절로서 형성되어 있으며, 드라이브를 이용해 조정가능하고, 최대 회전조절각도에 있어서 기계적 스톱장치 (13) 를 통해 제한되어 있으며,
상기 스톱장치는 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 하나의 부재 (12.1) 와 연결된 스톱 돌출부 (16), 상기 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 다른 하나의 부재 (12.2) 와 연결된 구동체 (17), 및 상기 구동체 (17) 에 의해 조정가능한 트레일링 스톱 (18) 을 포함하고,
상기 트레일링 스톱은 트레일링 스톱 바디 (18.1), 및 상기 트레일링 스톱 바디 (18.1) 와 연결된 환상 바디 (annular body, 18.2) 를 구비하며,
상기 환상 바디는 상기 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 하나의 부재 (12.1) 의 하우징 부품 (9, 10) 의 내벽 (20) 안의 환상 그루브 (annular groove, 19) 안에 회전가능하게 삽입되어 있는, 산업용 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 환상 바디 (18.2) 는 스프링 탄성적으로 열려 있는 환상 만곡체에 의해 형성되며, 상기 환상 만곡체는 2 개의 마주하고 있는 환상 만곡체 단부 (21, 22) 를 구비하고, 상기 환상 만곡체 단부들 (21, 22) 이 탄성적으로 서로를 향해 이동함으로써, 상기 환상 바디 (18.2) 가 상기 하우징 부품 (9, 10) 의 상기 환상 그루브 (19) 안으로 삽입가능하도록 그리고/또는 취출가능하도록, 상기 환상 만곡체는 그 바깥지름에 있어서 축소가능하게 형성되어 있고, 그리고
상기 환상 바디 (18.2) 가 스프링 탄성적으로 적어도 부분적으로 또는 완전히 이완된 상태에서, 상기 환상 바디 (18.2) 가 상기 하우징 부품 (9, 10) 의 상기 환상 그루브 (19) 안에 축방향으로 고정되고 원주방향으로 회전가능하게 안내되는, 산업용 로봇.
제 2 항에 있어서,
두개의 상기 환상 만곡체 단부 (21, 22) 는 각각 돌출부 (23, 24) 또는 아이 (eye) (25, 26) 를 구비하며, 상기 아이는, 각각 상기 환상 만곡체 단부들 (21, 22) 을 서로를 향해 이동시키기 위해 형성되어 있는 그립핑 공구 (gripping tool) 의 수동 그립핑 공구 팁을 수용하도록 형성되어 있는, 산업용 로봇.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트레일링 스톱 바디 (18.1) 는 상기 환상 바디 (18.2) 로부터 방사상으로 안쪽으로 뻗어 있는 돌기 (27) 에 의해 형성되는 산업용 로봇.
제 4 항에 있어서,
상기 돌기 (27) 는 방사상으로 뻗어 있는 2 개의 서로로부터 이격된 웨브 (web) (27.1, 27.2) 를 구비하며, 상기 웨브들은 상기 돌기 (27) 안에 형성된 리세스 (recess, 32) 를 한정하는, 산업용 로봇.
제 5 항에 있어서,
상기 웨브들 (27.1, 27.2) 의 각각은, 횡단면에 있어서 방사상으로 돌출하는 웨브 (27) 의 웨브 섹션 (web section) 보다 축소된 웨브 (27) 의 베이스 섹션 (base section) 을 구비하며, 상기 베이스 섹션은, 방사상으로 돌출하는 상기 웨브 섹션을 스프링 탄성적으로 환상 바디 (18.2) 에 결속시키도록 형성되어 있는, 산업용 로봇.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스톱 돌출부 (16) 는, 관절 (11) 의 회전 중심 (Z) 으로부터 서로 동일한 반지름 방향의 거리에 위치해 있고, 소정의 원둘레 방향 사잇각을 가지고 배치된 2 개의 돌출부들 (30, 31) 에 의해 형성되며, 상기 돌출부들 사이에서 트레일링 스톱 바디 (18.1) 는 하우징 부품 (9, 10) 의 환상 그루브 (19) 안으로 삽입된 그의 장착위치에서 상기 사잇각, 또는 40 내지 80 도 사이의 어느 한 각도, 또는 60 도의 각도만큼 회전을 자유자재로 할 수 있는, 산업용 로봇.
제 7 항에 있어서,
이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 하나의 하우징 부품 (9, 10) 안에는, 방사상으로 상기 하우징 부품 (9, 10) 의 내부 안으로 돌출하는 조절 센서 (35) 를 위한 수용 구멍 (34) 이 형성되어 있으며, 그리고 트레일링 스톱 (18) 의 환상 바디 (18.2) 는, 상기 트레일링 스톱 (18), 또는 상기 환상 바디 (18.2) 의 각각의 회전위치에 있어서 상기 수용 구멍 (34) 또는 상기 조절 센서 (35) 가 두 환상 만곡체 단부 (21, 22) 사이의, 상기 환상 바디 (18.2) 의 환상 만곡체로부터 열려 있는 영역 안에 놓여 있도록 상기 하우징 부품 (9, 10) 의 환상 그루브 (19) 안으로 삽입되어 있는, 산업용 로봇.
제 5 항에 있어서,
상기 구동체 (17) 는 돌출부에 의해 형성되며, 상기 구동체는, 상기 트레일링 스톱 (18) 을 상기 하우징 부품 (9, 10) 의 환상 그루브 (19) 안에서 회전시키기 위해, 상기 이웃한 두 부재 (12.1, 12.2) 중 다른 부재의 회전방향을 따라, 한 웨브 (27.1) 에, 또는 다른 웨브 (27.2) 에 접촉될 수 있는, 산업용 로봇.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트레일링 스톱 (18), 또는 상기 환상 바디 (18.2) 는 스냅링 (snap ring) 의 유형으로, 또는 DIN (독일 공업 규격) 472 에 따른 스냅링의 형태로 설계되어 있는, 산업용 로봇.
제 7 항에 있어서,
상기 2 개의 돌출부들 (30, 31)은 핀들, 볼트들 또는 스터드들인, 산업용 로봇.
제 9 항에 있어서,
상기 돌출부는 나사, 볼트 또는 스터드인, 산업용 로봇.