KR102206699B1 - 산업용 로봇 - Google Patents

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모토아키 무라카미
다츠지 미나토
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

하부 아암부가, 한쌍의 기단측 지지부와, 한쌍의 선단측 지지부와, 기단측 지지부 및 선단측 지지부를 각각 일체로 지지하는 하우징을 갖는다. 하우징에는, 제 1 구동 모터 및 제 2 구동 모터와, 제 1 동력 전달 기구와, 제 2 동력 전달 기구와, 케이블 다발이 수용된다. 하우징의 제 1 관절축 및 제 2 관절축 중 어느 한쪽의 축단측에, 제 1 동력 전달 기구와 제 2 동력 전달 기구가 배치되며, 어느 다른쪽의 축단측에, 케이블 다발이 배치된다.

Description

산업용 로봇
본 발명은 산업용 로봇에 관한 것이다.
최근, 산업용 로봇은 제조 현장에서 활발히 활용되고 있다. 일반적으로, 이러한 종류의 산업용 로봇에는 6축 자유도를 갖는 관절 구조를 갖는 것 등, 다관절 로봇이 다용된다. 이 다관절 로봇으로서는, 기대 상에 마련된 선회부, 선회부에 기단측이 회전 가능하게 연결되는 하부 아암부, 하부 아암부의 선단측에 연결되는 상부 아암부, 상부 아암부에 마련되는 손목부 등을 갖고서 구성된다. 다관절 로봇은, 한정된 작업 공간에서 사용되는 경우도 있어, 로봇 본체의 소형화가 요망되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는 원활한 작업의 방해가 되지 않도록 하여 케이블을 둘러싸면서, 손목부의 구성을 전체적으로 소형화하는 것을 들고 있다.
일본 특허 공개 제 2013-111716 호 공보
특허문헌 1에서는, 상부 아암부의 소형화를 달성하고는 있지만, 하부 아암부에 관해서는 언급하고 있지 않다. 또한, 하부 아암부나 상부 아암부 등의 구성요소를 가늘게 하면, 로봇 자체의 강성이 저하하여, 구동 중에 소망하지 않는 진동을 초래하는 경우나, 고정밀한 위치결정이 곤란하게 되는 경우가 있다. 또한, 소형화에 의해, 로봇의 구성요소 내에 마련되는 모터나 동력 전달 기구 등의 유지보수성이 저하되는 경우도 있다. 특히 하부 아암부에 대해서는, 상부 아암부나 손목부 등을 안정적으로 지지하는 강성이 필요해지므로, 적극적인 소형화가 어려운 것이 실정이다.
그래서 본 발명은, 로봇의 강성이나 유지보수성을 확보하면서, 더욱 소형화가 가능한 산업용 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 산업용 로봇은 하기 구성으로 이루어진다.
선회부와, 상기 선회부에 제 1 관절축을 거쳐서 회전 가능하게 기단측이 연결된 하부 아암부와, 상기 하부 아암부의 선단측에 상기 제 1 관절축과 평행한 제 2 관절축을 거쳐서 회전 가능하게 연결된 상부 아암부를 구비하는 산업용 로봇으로서,
상기 하부 아암부는,
서로 이격되어 배치되며 상기 제 1 관절축을 구성하는 한쌍의 기단측 지지부와,
서로 이격되어 배치되며 상기 제 2 관절축을 구성하는 한쌍의 선단측 지지부와,
상기 기단측 지지부 및 상기 선단측 지지부를 각각 일체로 지지하는 하우징을 가지며,
상기 하우징에는,
상기 기단측 지지부와 상기 선단측 지지부 사이에 배치되는 제 1 구동 모터 및 제 2 구동 모터와,
상기 제 1 구동 모터의 회전을 상기 제 1 관절축에 전달하는 제 1 동력 전달 기구와,
상기 제 2 구동 모터의 회전을 상기 제 2 관절축에 전달하는 제 2 동력 전달 기구와,
적어도 상기 제 1 구동 모터와 상기 제 2 구동 모터에 접속되는 케이블을 포함하는 케이블 다발이 수용되며,
상기 제 1 관절축 및 상기 제 2 관절축 중 어느 한쪽의 축단측(軸端側)에, 상기 제 1 동력 전달 기구와 상기 제 2 동력 전달 기구가 배치되며, 어느 다른쪽의 축단측에, 상기 케이블 다발이 배치된 산업용 로봇.
이 산업 로봇에 의하면, 하부 아암부의 제 1 관절축과 제 2 관절축이 되는 기단측 지지부 및 선단측 지지부가 H형의 높은 강성을 갖는 하우징에 지지된다. 그 때문에, 하우징 자체의 박육화도 가능해지며, 하부 아암부의 경량화가 도모된다. 또한, 관절축의 한쪽의 축단측에, 제 1 동력 전달 기구와 제 2 동력 전달 기구가 배치되며, 다른쪽의 축단측에, 케이블 다발이 배치된다. 이에 의해, 동력 전달 기구와 케이블 다발이 하우징의 서로 상이한 공간에 배치되어, 부재끼리의 상호 간섭을 일으키게 하지 않아, 조립성이나 유지보수성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 동력 전달 기구는,
상기 제 1 구동 모터의 출력축에 접속된 제 1 구동 풀리와,
상기 한쪽의 축단측의 상기 기단측 지지부에 접속된 제 1 종동 풀리와,
상기 제 1 구동 풀리와 상기 제 1 종동 풀리에 걸쳐놓아진 제 1 벨트 부재를 가지며,
상기 제 2 동력 전달 기구는,
상기 제 2 구동 모터의 출력축에 마련된 제 2 구동 풀리와,
상기 한쪽의 축단측의 상기 선단측 지지부에 마련된 제 2 종동 풀리와,
상기 제 2 구동 풀리와 상기 제 2 종동 풀리에 걸쳐놓아진 제 2 벨트 부재를 가지며,
상기 제 1 동력 전달 기구와 상기 제 2 동력 전달 기구가 동일면 내에 배치되는 것이 바람직하다.
이 산업용 로봇에 의하면, 제 1 동력 전달 기구와 상기 제 2 동력 전달 기구가 동일면 내에 배치되는 것에 의해, 하부 아암부를 관절축의 방향에 관하여 박형화할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 상기 제 1 관절축과 상기 제 2 관절축의 축방향으로부터 본 측면에서 보아, 상기 제 1 관절축의 축심과 상기 제 1 구동 모터의 출력축의 축심을 연결하는 선을 제 1 기준선, 상기 제 2 관절축의 축심과 상기 제 2 구동 모터의 출력축의 축심을 연결하는 선을 제 2 기준선, 상기 제 1 관절축의 축심과 상기 제 2 관절축의 축심을 연결하는 선을 중심 축선으로 한 경우에,
상기 제 1 구동 모터를 상기 제 1 기준선을 따라서 이동시키는 제 1 슬라이드 기구와,
상기 제 2 구동 모터를 상기 제 2 기준선을 따라서 이동시키는 제 2 슬라이드 기구를 구비하고,
상기 제 1 슬라이드 기구와 상기 제 2 슬라이드 기구는 상기 제 1 기준선과 상기 제 2 기준선 중 적어도 한쪽이 상기 중심 축선과 교차하여 배치되는 것이 바람직하다.
이 산업용 로봇에 의하면, 제 1 기준선과 제 2 기준선 중 적어도 한쪽이 중심 축선과 교차하므로, 벨트 부재의 텐션 조정용의 작업 공간을 확보하면서, 하우징의 길이방향 치수를 단축시킬 수 있다. 이에 의해, 하부 아암부가 소형화된, 보다 컴팩트한 산업용 로봇을 얻을 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 측면에서 본 경우의 적어도 일부가 상기 중심 축선을 향하여 움푹한 오목부를 갖는 것이 바람직하다.
이 산업용 로봇에 의하면, 하부 아암부나 상부 아암부를 절첩한 경우에, 주위 부재와의 간섭을 회피할 수 있어, 로봇의 가동 범위를 확대할 수 있다.
또한, 상기 오목부의 곡률 반경은 50㎜ 내지 250㎜인 것이 바람직하다.
이 산업용 로봇에 의하면, 오목부의 곡률 반경을 상기 범위로 하는 것에 의해, 주위 부재와의 간섭을 회피하기 위한 움푹부를, 필요한 크기에서 최소한의 범위로 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 관절축과 상기 제 2 관절축의 이격 거리는 300㎜ 내지 400㎜인 것이 바람직하다.
이 산업용 로봇에 의하면, 관절끼리의 축간 거리를 상기 범위까지 단축시킬 수 있어, 로봇의 소형화에 기여할 수 있다.
또한, 상기 케이블은 적어도 상기 제 1 구동 모터와 상기 제 2 구동 모터의 구동용 케이블을 포함하는 것이 바람직하다.
이 산업용 로봇에 의하면, 제 1 구동용 모터와 제 2 구동용 모터의 구동용 케이블이 하우징의 편측의 축단측에 배치되는 것에 의해, 케이블의 배치나 유지보수가 용이해진다.
또한, 적어도 6축의 자유도를 갖는 다축 로봇을 이용하는 것이 바람직하다.
이 산업용 로봇에 의하면, 고강성으로 유지보수성이 확보되어, 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 로봇의 강성이나 유지보수성을 확보하면서, 더욱 산업용 로봇의 소형화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 산업용 로봇의 외관을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 산업용 로봇의 측면도이다.
도 3은 하부 아암부의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시하는 하부 아암부의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 커버 부재를 떼어낸 상태의 하우징의 V2 방향으로부터 본 측면도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 커버 부재를 떼어낸 상태의 하우징의 V3 방향으로부터 본 측면도이다.
도 7은 텐션 조정 기구의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 8은 텐션 조정 기구의 텐션 조정 방향을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 9a는 도 8에 도시하는 경우와 상이한 텐션 조정 방향으로 설정된 텐션 조정 기구의 모식적인 설명도이다.
도 9b는 도 8에 도시하는 경우와 상이한 텐션 조정 방향으로 설정된 텐션 조정 기구의 모식적인 설명도이다.
도 10a는 텐션 조정 기구의 배치에 따라서 오목부를 형성한 하우징의 형상을 도시하는 설명도이다.
도 10b는 텐션 조정 기구의 배치에 따라서 오목부를 형성한 하우징의 형상을 도시하는 설명도이다.
도 10c는 텐션 조정 기구의 배치에 따라서 오목부를 형성한 하우징의 형상을 도시하는 설명도이다.
도 11은 하부 아암부와 상부 아암부를 절첩한 자세의 산업용 로봇의 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 6축 자유도를 갖는 다관절 로봇을 일 예로 하여 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.
＜산업용 로봇의 전체 구성＞
도 1은 산업용 로봇의 외관을 도시하는 사시도, 도 2는 도 1에 도시하는 산업용 로봇의 측면도이다.
산업용 로봇(100)은 기대(11), 선회부(13), 하부 아암부(15), 상부 아암부(17), 손목 선회부(19), 손목 굽힘부(21) 및 손목 회전부(23)를 갖는, 일반적인 6축 자유도의 구조를 갖는 다축 로봇이다.
선회부(13)는 기대(11) 상에서 제 1 회전 축선(Ax1)을 중심으로 하는 선회가 가능하게 되어 있다. 하부 아암부(15)의 기단측(15a)은, 선회부(13)에, 제 2 회전 축선(Ax2)을 중심으로 하는 제 1 관절축(25)을 거쳐서 회전 가능하게 연결된다. 상부 아암부(17)는 제 3 회전 축선(Ax3)을 중심으로 하는 제 2 관절축(27)을 거쳐서 하부 아암부(15)의 선단측(15b)에 회전 가능하게 연결된다. 제 2 회전 축선(Ax2)과 제 3 회전 축선(Ax3)은 서로 평행하게 되어 있다.
또한, 상세한 설명은 생략하지만, 손목 선회부(19)는 회전 축선(Ax4)을 중심으로 선회 가능하게 상부 아암부(17)에 연결된다. 손목 굽힘부(21)는 회전 축선(Ax5)을 중심으로 회전 가능하게 손목 선회부(19)에 지지되며, 손목 회전부(23)는 회전 축선(Ax6)을 중심으로 회전 가능하게 손목 굽힘부(21)에 지지된다.
기대(11)는, 그 내부에 미도시의 모터를 가지며, 모터의 구동에 의해 선회부(13)를 제 1 회전 축선(Ax1) 주위로 선회시킨다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 하부 아암부(15)는, 제 2 회전 축선(Ax2) 주위로 하부 아암부(15)를 회전 구동시키는 제 1 구동 모터(29)와, 제 3 회전 축선(Ax3) 주위로 상부 아암부(17)를 회전 구동시키는 제 2 구동 모터(31)를 내장한다.
도 3은 하부 아암부(15)의 사시도이다.
하부 아암부(15)는, 한쌍의 기단측 지지부(35A, 35B)와, 한쌍의 선단측 지지부(37A, 37B)와, 기단측 지지부(35A, 35B) 및 선단측 지지부(37A, 37B)를 각각 일체로 지지하는 하우징(39)을 갖는다. 기단측 지지부(35A와 35B)는 각각 축방향으로 이격되어 하우징(39)에 고정되고, 쌍방의 사이에 선회부(13)의 관절부가 동축으로 연결된다. 마찬가지로, 선단측 지지부(37A와 37B)도 각각 축방향으로 이격되어 하우징(39)에 배치되고, 쌍방의 사이에 상부 아암부(17)의 관절부가 동축으로 연결된다.
하우징(39)은 도 3의 V1 방향으로부터 본 정면에서 보아 H형의 형상을 갖는다. 하우징(39)은 하우징 본체(45)와, 한쌍의 커버 부재(47A, 47B)를 갖는다. 한쌍의 커버 부재(47A, 47B)는 하우징 본체(45)의 제 1 관절축(25) 및 제 2 관절축(27)의 축방향 단부에 각각 착탈 가능하게 장착된다.
하우징 본체(45)는, 하우징(39)의 길이방향(도 3의 상하 방향) 중앙의 본체부(40)와, 본체부(40)의 길이방향 기단측으로부터 돌출되는 한쌍의 기단측 단부(41a, 41b)와, 본체부(40)의 길이방향 선단측으로부터 돌출되는 한쌍의 선단측 단부(43a, 43b)를 갖는다.
이 기단측 단부(41a)에는 기단측 지지부(35A)가 고정되고, 기단측 단부(41b)에는 기단측 지지부(35B)가 고정된다. 마찬가지로, 선단측 단부(43a)에는 선단측 지지부(37A)가 고정되고, 선단측 단부(43b)에는 선단측 지지부(37b)가 고정된다. 상기 구성에 의해, 기단측 지지부(35A, 35B)와, 선단측 지지부(37A, 37B)는 H형의 하우징 본체(45)에 일체로 지지된다. 하우징 본체(45)는, 각 관절축을 1개소의 지지부에서 지지하는 경우와 비교하여, 1쌍의 지지부에서 하중을 분담하여 지지하기 때문에, 지지부의 두께를 얇게 형성할 수도 있다. 그 경우, 하부 아암부(15)를 경량화하여 관성 중량을 작게 억제하고, 진동 등이 생기기 어려워 높은 위치결정 정밀도를 확보할 수 있는 구성으로 할 수 있다.
＜하우징 내의 동력 전달 부재와 케이블 다발의 배치＞
도 4는 도 3에 도시하는 하부 아암부(15)의 IV-IV선 단면도, 도 5는 도 4에 도시하는 커버 부재(47A)를 떼어낸 상태의 하우징(39)의 V2 방향으로부터 본 측면도, 도 6은 도 4에 도시하는 커버 부재(47B)를 떼어낸 상태의 하우징(39)의 V3 방향으로부터 본 측면도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 기단측 지지부(35A, 35B)와 선단측 지지부(37A, 37B) 사이의 하우징 본체(45)의 내부에는, 전술한 제 1 구동 모터(29) 및 제 2 구동 모터(31)가 서로의 모터 출력축(49, 51)을 평행하게 하여 배치된다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 제 1 구동 모터(29)의 모터 출력축(49)에는, 제 1 구동 풀리(53)가 마련된다. 기단측 단부(41a)의 기단측 지지부(35A)는 일단측에 고속축(55)을 갖는 감속기로 구성된다. 감속기의 고속축(55)에는, 제 1 종동 풀리(57)가 마련된다. 그리고, 제 1 구동 풀리(53)와 제 1 종동 풀리(57)에는, 제 1 벨트 부재(59)가 걸쳐놓아진다. 상기의 제 1 구동 풀리(53), 제 1 종동 풀리(57), 제 1 벨트 부재(59)는 제 1 구동 모터(29)의 회전을 제 1 관절축에 전달하는 제 1 동력 전달 기구(60)를 구성한다.
또한, 제 2 구동 모터(31)의 모터 출력축(51)에는, 제 2 구동 풀리(61)가 마련된다. 선단측 단부(43a)의 선단측 지지부(37A)는 일단측에 고속축(63)을 갖는 감속기로 구성된다. 감속기의 고속축(63)에는, 제 2 종동 풀리(65)가 마련된다. 그리고, 제 2 구동 풀리(61)와 제 2 종동 풀리(65)에는, 제 2 벨트 부재(67)가 걸쳐놓아진다. 상기의 제 2 구동 풀리(61), 제 2 종동 풀리(65), 제 2 벨트 부재(67)는 제 2 구동 모터(31)의 회전을 제 2 관절축(27)에 전달하는 제 2 동력 전달 기구(68)를 구성한다.
이들 제 1 동력 전달 기구(60)와 제 2 동력 전달 기구(68)는, 하우징(39)의 제 2 회전 축선(Ax2) 및 제 3 회전 축선(Ax3)의 축방향 일단측에 있으며, 동일면 내에 배치된다. 이에 의해, 각 기구를 높은 공간 효율로 배치할 수 있어, 관절축의 축방향에 대하여 하우징(39)을 박형화할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 하우징(39)의 제 2 회전 축선(Ax2), 제 3 회전 축선(Ax3)의 축방향 타단측에는, 전원 케이블이나, 제 1 구동 모터(29) 및 제 2 구동 모터(31)에 접속되는 구동용 케이블 등, 각종 신호선 케이블 등을 포함하는 케이블 다발(69)이 각각 배치된다. 하우징 본체(45)의 상기 축방향 타단측의 측면에는, 관 형상의 가이드 부재(71, 73)가 고정구(74)에 의해 고정된다. 하우징 본체(45) 내로부터 개구 구멍(75, 77)을 통하여 연장된 케이블 다발(69)은, 가이드 부재(71, 73)에 관통 삽입되고, 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27)까지 안내된다. 또한, 가이드 부재(71, 73)에는, 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27) 사이에 마련되는 다른 케이블류가 관통 삽입되어 있어도 좋다.
이들 케이블의 가이드 부재는 내경이 18㎜ 내지 26㎜인 것이 바람직하다. 내경이 18㎜ 이상인 것에 의해 관절축 동작시의 케이블의 굴곡에 대한 보호 공간을 확보할 수 있으며, 26㎜ 이하인 것에 의해 케이블 및 가이드 부재의 굴곡 반경이 필요 이상으로 커지는 것을 방지할 수 있다.
상기한 하부 아암부(15)의 구성에 의하면, 하우징(39)의 제 1 관절축(25) 및 제 2 관절축(27) 중 어느 한쪽의 축단측에, 제 1 동력 전달 기구(60)와 제 2 동력 전달 기구(68)가 배치된다. 또한, 어느 다른쪽의 축단측에, 가이드 부재(71, 73)에 의해 안내되는 케이블 다발(69)이 배치된다.
이에 의해, 하우징(39)은, 동력 전달을 위한 부재와 케이블 배선을 위한 부재를, 하우징(39) 내의 서로 상이한 공간으로 분리하여 수용하고 있다. 따라서, 로봇의 구동시에 케이블이 동력 전달을 위한 부재와 간섭하여, 케이블이 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 쌍방이 동일한 측에 혼재 배치된 경우와 비교하여, 하부 아암부(15)의 조립성이나 유지보수성을 향상시킬 수 있다.
＜텐션 조정 기구＞
다음에, 제 1 벨트 부재(59)와 제 2 벨트 부재(67)의 텐션 조정 기구에 대해서 설명한다.
도 7은 텐션 조정 기구의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 5 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 동력 전달 기구(60)는, 모터 출력축(49)을, 제 1 관절축(25)의 고속축(55)에 접근 또는 이반시켜서 제 1 벨트 부재(59)의 텐션을 변경하는 제 1 텐션 조정 기구(제 1 슬라이드 기구)(93)를 갖는다. 또한, 제 2 동력 전달 기구(68)도 마찬가지로, 모터 출력축(51)을, 제 2 관절축(27)의 고속축(63)에 접근 또는 이반시켜서 제 2 벨트 부재(67)의 텐션을 변경하는 제 2 텐션 조정 기구(제 2 슬라이드 기구)(95)를 갖는다.
이하, 텐션 조정 기구의 상세를 설명한다.
제 1 구동 모터(29)는 제 1 모터 지지 플레이트(81)에 고정된다. 제 1 모터 지지 플레이트(81)는 대략 직사각형의 판 형상 부재이며, 그 일부에 계지부(係止部)(81a)를 갖는다. 이 제 1 모터 지지 플레이트(81)에는, 하우징(39)의 길이방향을 따른 복수의 긴 구멍(83b)이 형성된다. 또한, 제 2 구동 모터(31)는 제 2 모터 지지 플레이트(83)에 고정된다. 제 2 모터 지지 플레이트(83)도 대략 직사각형의 판 형상 부재이며, 그 일부에 계지부(83a)를 갖는다. 이 제 2 모터 지지 플레이트(83)에도 하우징(39)의 길이방향을 따른 복수의 긴 구멍(83b)이 형성된다.
제 1 모터 지지 플레이트(81)와 제 2 모터 지지 플레이트(83)는 하우징 본체(45)의 측면부에 형성된 평탄면 형상의 슬라이드 지지부(85)에 탑재된다. 슬라이드 지지부(85)는, 하우징 본체(45)의 측면부에, 단차부를 갖고서 움푹하게 형성된다. 슬라이드 지지부(85)에는, 제 1 구동 모터와 제 2 구동 모터의 축이 관통 삽입되는 2개의 개구(84, 88)가 형성된다. 슬라이드 지지부(85)의 개구(84, 88)의 외주연부에는, 제 1 모터 지지 플레이트(81)의 긴 구멍(81b)과 제 2 모터 지지 플레이트(83)의 긴 구멍(83b)에 대면하는 부위에, 체결 볼트(86)에 나사 결합되는 암나사 구멍(미도시)이 형성된다. 도시예에서는, 제 1 모터 지지 플레이트(81) 및 제 2 모터 지지 플레이트(83)의 긴 구멍(81b, 83b)은 각각 4개소에 마련하고 있지만, 이에 한정되지 않는다.
슬라이드 지지부(85)의 제 1 모터 지지 플레이트(81)와 제 2 모터 지지 플레이트(83) 사이에는, 텐션 조정용 볼트(87, 89)를 지지하는 고정 블록(91)이 하우징 본체(45)와 일체가 되어 입설(立設)된다. 고정 블록(91)은 하우징(39)의 길이방향을 따라서 한쌍의 볼트 관통 삽입 구멍(미도시)이 형성된다. 한쪽의 볼트 관통 삽입 구멍에는, 텐션 조정용 볼트(87)가 제 2 모터 지지 플레이트(83)에 대면하는 측으로부터 삽입된다. 또한, 다른쪽의 볼트 관통 삽입 구멍에는, 텐션 조정용 볼트(89)가 제 1 모터 지지 플레이트(81)에 대면하는 측으로부터 삽입된다.
텐션 조정용 볼트(87)의 축부 선단측은 제 1 모터 지지 플레이트(81)의 계지부(81a)에 형성된 암나사 구멍(미도시)에 나사 결합된다. 또한, 텐션 조정용 볼트(89)의 축부 선단측은 제 2 모터 지지 플레이트(83)의 계지부(83a)에 형성된 암나사 구멍(미도시)에 나사 결합된다.
또한, 본 구성의 계지부(81a, 83a)는, 제 1 모터 지지 플레이트(81)의 일부와 제 2 모터 지지 플레이트(83)의 일부를, 플레이트 면으로부터 각각 직각으로 절곡된 돌출편으로 형성하고 있지만, 텐션 조정용 볼트(87, 89)와 나사 결합할 수 있으면, 이 구성에 한정되지 않는다.
상기 구성의 텐션 조정 기구에 의하면, 고정 블록(91)에 장착된 텐션 조정용 볼트(87, 89)를 회전 조정하는 것에 의해, 제 1 모터 지지 플레이트(81), 제 2 모터 지지 플레이트(83)가 하우징(39)의 길이방향을 따라서 변위된다. 이에 의해, 제 1 벨트 부재(59), 제 2 벨트 부재(67)의 텐션이 조정 가능해진다.
그리고, 텐션 조정 후에 제 1 모터 지지 플레이트(81), 제 2 모터 지지 플레이트(83)를, 체결 볼트(86)에 의해 하우징 본체(45)에 고정하는 것에 의해, 조정된 텐션이 유지된다. 이 경우, 제 1 구동 모터(29)측과 제 2 구동 모터(31)측의 텐션 조정이 하나의 고정 블록(91)을 이용하여 가능해진다. 고정 블록을 각각의 측에 개별적으로 배치하여 조정하는 경우와 비교하여, 조정 기구가 간단하게 되어, 조정 작업도 번잡하게 되지 않는다.
상기 구성의 텐션 조정 기구에 의하면, 제 1 구동 모터(29)와 제 2 구동 모터(31)의 텐션 조정에 의한 텐션 조정 방향을, 서로 교차시킨 관계로 할 수 있다. 이에 의해, 텐션 조정을 실행하는 텐션 조정용 볼트(87, 89)끼리가 동축 상에 배치되어 긴 축 길이를 필요로 하는 일이 없다. 따라서, 고정 블록(91)의 배치 공간이나, 공구 등을 삽입하는 작업 공간을 확보하면서, 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27)의 축간 거리를 보다 단축시킬 수 있다. 그 결과, 하부 아암부(15)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 하부 아암부(15)의 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27) 사이의 축간 거리, 즉, 도 4에 도시하는 제 2 회전 축선(Ax2)과 제 3 회전 축선(Ax3)의 축간 거리(이격 거리)는 300㎜ 내지 400㎜인 것이 바람직하다. 300㎜ 이상인 것에 의해, 로봇의 가동 범위를 필요 이상으로 좁히는 일이 없으며, 400㎜ 이하인 것에 한정된 작업 공간 내에서 로봇 아암이 주위에 간섭하는 일 없이 목적으로 하는 자세로 위치결정할 수 있다.
도 8은 텐션 조정 기구의 텐션 조정 방향을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 8은 도 5에 도시하는 텐션 조정 기구의 배치 형태를 도시하고 있다. 여기에서, 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27)의 축방향 일단측으로부터 측면에서 보아, 제 1 관절축(25)이 되는 고속축(55)의 축심과, 제 1 구동 모터의 모터 출력축(49)의 축심을 연결하는 선을 제 1 기준선(L1)이라 한다. 또한, 제 2 관절축(27)이 되는 고속축(63)의 축심과, 제 2 구동 모터의 모터 출력축(51)의 축심을 연결하는 선을 제 2 기준선(L2)이라 한다. 그리고, 고속축(55)의 축심과 고속축(63)의 축심을 연결하는 선을 중심 축선(L3)이라 한다. 즉, 제 1 텐션 조정 기구(93)는 제 1 구동 모터를 제 1 기준선(L1)을 따라서 이동시키고, 제 2 텐션 조정 기구(95)는 제 2 구동 모터를 제 2 기준선(L2)을 따라서 이동시킨다.
이 경우, 제 2 텐션 조정 기구(95)는 제 2 기준선(L2)이 중심 축선(L3)과 각도(θ1)로 교차하여 배치되기 때문에, 제 1 텐션 조정 기구(93)의 모터 출력축(49)과 제 2 텐션 조정 기구(95)의 모터 출력축(51)은 거리(d1)만큼 중심 축선(L3)에 직교하는 방향으로 어긋나게 배치된다. 이 거리(d1)의 어긋남이 존재하는 것에 의해, 전술한 한쌍의 텐션 조정용 볼트(87, 89)의 축선 방향을 오프셋시켜 배치할 수 있다. 따라서, 텐션 조정용 볼트(87, 89)는, 상호 간섭을 일으키는 일 없이, 고정 블록(91)의 배치 공간이나 작업 공간을 확보하면서, 제 1 구동 모터(29)와 제 2 구동 모터(31)를 근접시켜 배치할 수 있다. 이에 의해, 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27)의 축간 거리(H)를 보다 단축시킬 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 도 8에 도시하는 경우와 상이한 텐션 조정 방향으로 설정된 텐션 조정 기구의 모식적인 설명도이다.
도 9a에 도시하는 텐션 조정 기구의 배치예는, 도 8에 도시하는 제 2 텐션 조정 기구(95)의 제 2 기준선(L2)이 중심 축선(L3)과 각도(θ1)로 교차하는 것에 부가하여, 제 1 텐션 조정 기구(93)의 제 1 기준선(L1)이 중심 축선(L3)과 각도(θ1)는 반대 방향의 각도(θ2)로 교차하고 있다. 이 배치 형태의 경우, 모터 출력축(49, 51)의 중심 축선(L3)에 직교하는 방향의 어긋남이 거리(d1)보다 큰 거리(d2)가 된다. 이 경우, 보다 큰 텐션 조정용의 작업 공간을 확보할 수 있어, 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27)의 축간 거리(H)가 보다 단축 가능해진다.
도 9b에 도시하는 텐션 조정 기구의 배치예는, 제 1 텐션 조정 기구(93)의 제 1 기준선(L1)의 경사 방향이, 도 9a에 도시하는 경우와 반대 방향이 되며, 중심 축선(L3)과 각도(θ3)로 교차하고 있다. 즉, 제 1 텐션 조정 기구(93)의 제 1 기준선(L1)과 제 2 텐션 조정 기구(95)의 제 2 기준선(L2)이 중심 축선(L3)의 동일한 측을 향하여 경사져 있다. 즉, 중심 축선(L3)의 직교 방향에 관하여, 중심 축선(L3)으로부터 모터 출력축(49)까지의 거리가 d3이 되고, 중심 축선(L3)으로부터 모터 출력축(51)까지의 거리가 d4가 된다. 이 배치 형태의 경우도 전술과 마찬가지의 이유로, 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27)의 축간 거리(H)를 단축시킬 수 있다. 또한, 이 경우에는, 각도(θ1)와 각도(θ3)를 서로 상이하게 하여 거리(d3)와 거리(d4)를 서로 상이하게 하는 것에 의해, 제 1 텐션 조정 기구(93)와 제 2 텐션 조정 기구(95)의 상호 간섭을 보다 확실히 회피할 수 있다.
또한, 도시한 바와 같이, 제 1 모터 지지 플레이트(81)와 제 2 모터 지지 플레이트(83)의 계지부(81a, 83a)의 양쪽 또는 한쪽을, 플레이트끼리의 대면측과 반대측에 마련하는 것에 의해, 텐션 조정용 볼트끼리의 간섭을 회피하여, 쌍방의 플레이트끼리를 보다 접근시켜 배치할 수 있다. 그 결과, 축간 거리(H)의 단축화를 더욱 도모할 수 있다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 텐션 조정 기구의 배치에 따라서 오목부를 형성한 하우징의 형상을 도시하는 설명도이다.
텐션 조정 기구를 도 8에 도시하는 배치로 한 경우, 하우징(39)은, 도 10a에 도시하는 하우징의 측면에서 본 일부에, 하우징(39)의 내측에 움푹한 오목부(P)가 형성 가능해진다. 또한, 도 9a나 도 9b에 도시하는 텐션 조정 기구의 배치의 경우, 도 10b나 도 10c에 도시하는 바와 같이 각각 오목부(P)가 형성 가능해진다.
여기에서, 도 11에 도시하는 바와 같이 산업용 로봇(100)이 하부 아암부(15)와 상부 아암부(17)를 절첩한 자세로 하는 경우를 고려한다. 이 경우, 선회부(13)의 상면에 배치되고 상방으로 돌출되는 돌기부(97)가 하부 아암부(15)에 접근한다. 또한, 하부 아암부(15)의 상방에 상부 아암부(17)나 손목 선회부(19)가 접근한다. 이와 같은 로봇 자세에 있어서는, 하부 아암부(15)가 돌기부(97)에 간섭하거나, 상부 아암부(17), 손목 선회부(19) 등, 다른 부위와 간섭할 우려가 있다.
그래서, 간섭의 우려가 있는 부재의 설치 부분, 또는 그 부재와 대면하는 부분에 도 10a, 도 10b 및 도 10c에 도시하는 바와 같은 오목부(P)를 형성한다. 도 11에 도시하는 경우는, 하부 아암부(15)의 돌기부(97)에 대면하는 부위에 오목부(P1)를 형성하는 것에 의해, 돌기부(97)와, 이에 대면하는 하부 아암부(15)의 면의 거리가 길어진다. 또한, 하부 아암부(15)의 상부 아암부(17)나 손목 선회부(19)와 대면하는 부위에 오목부(P2)를 형성하는 것에 의해, 상부 아암부(17)나 손목 선회부(19)와 이에 대면하는 하부 아암부(15)의 면의 거리가 길어진다. 그 결과, 하부 아암부(15), 상부 아암부(17), 손목 선회부(19) 등의 로봇의 구동축에 있어서의, 부재끼리의 상호 간섭을 일으키게 하지 않는 실질적인 가동 범위를 확대할 수 있다. 이에 의해, 로봇의 작업 영역을 더욱 확대할 수 있다.
상기의 오목부의 배치는 일 예이며, 하부 아암부(15)에 오목부를 마련하는 것을 대신하여, 선회부(13), 상부 아암부(17), 손목 선회부(19)측에 오목부를 마련하여도 좋다. 또한, 하부 아암부(15)와 이에 대면하는 다른 구동축과의 쌍방에 오목부를 마련하여도 좋다. 또한, 하부 아암부(15)나 상부 아암부(17) 등의 로봇 구동축의 구동 가능 범위를 특히 넓히고 싶은 회전 영역에서, 간섭이 생기는 부재의 위치에 대응하여, 적절한 부위에 오목부를 마련함으로써, 구동 가능 범위를 확대할 수 있다.
상기 오목부의 곡률 반경은, 50㎜ 내지 250㎜인 것이 바람직하다. 오목부의 곡률 반경이 50㎜ 이상인 것에 의해 오목부의 응력 집중을 회피하여 하우징의 강성을 확보할 수 있으며, 250㎜ 이하인 것에 의해 로봇 구동축의 구동 가능 범위를 넓히는데 유효한 오목부를 확보할 수 있다.
이상 설명한 본 구성의 산업용 로봇(100)에 의하면, 동력 전달을 위한 부재와 케이블 배선을 위한 부재를, 하부 아암부(15) 내에서 서로 상이한 공간에 분리하여 배치할 수 있어, 조립성이나 유지보수성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제 1 텐션 조정 기구(93)의 제 1 기준선(L1)과, 제 2 텐션 조정 기구(95)의 제 2 기준선(L2) 중 적어도 한쪽이 중심 축선(L3)에 교차하기 때문에, 모터 출력축(49, 51)끼리가 중심 축선(L3)에 직교하는 방향으로 거리(d1)만큼 어긋나게 배치된다. 이에 의해, 텐션 조정용 볼트(87, 89)끼리를 간섭시키는 일 없이 배치할 수 있어, 텐션 조정용 볼트(87, 89)의 조정용의 공구를 삽입하는 작업 공간을 용이하게 확보할 수 있다. 그리고, 제 1 기준선(L1)과 제 2 기준선(L2)이, 중심 축선(L3)과 동축으로 배치된 경우와 비교하여, 텐션 조정용 볼트(87, 89)를 서로의 축선 방향을 오프셋시켜 배치할 수 있어, 제 1 관절축(25)과 제 2 관절축(27)의 축간 거리(H)를 단축시킬 수 있다. 그 결과, 하부 아암부(15)의 길이방향 치수를 단축시킬 수 있어, 산업용 로봇(100)을 소형화할 수 있다.
그리고, 하부 아암부(15)가 H형 구조의 하우징을 갖는 것에 의해, 컴팩트한 구성이면서 높은 강성을 얻을 수 있다. 또한, 제 1 구동 모터, 제 2 구동 모터를 안정적으로 내장시킬 수 있는 넓은 설치 공간을 확보할 수 있다.
또한, 하부 아암부(15)에 오목부를 마련하는 것에 의해, 도 11에 도시하는 바와 같이 산업용 로봇(100)의 하부 아암부(15)나 상부 아암부(17)를 절첩한 경우에, 주위 부재와의 간섭을 회피할 수 있다. 또한, 오목부를 마련하는 것에 의해, 하부 아암부(15)와 상부 아암부(17)의 가동 범위를 확대할 수 있어, 산업용 로봇의 작업 범위를 확대할 수 있다. 또한, 하부 아암부(15)나 상부 아암부(17)의 절첩시에 있어서의 산업용 로봇의 최대 높이를 낮게 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 실시형태의 각 구성을 서로 조합하는 것이나, 명세서의 기재 및 주지의 기술에 근거하여, 당업자가 변경, 응용하는 것도 본 발명이 예정하는 점이며, 보호를 요구하는 범위에 포함된다.
예를 들면, 본 실시형태의 산업용 로봇은, 다축 로봇의 선단축측에 용접 토치를 장착한 용접 로봇이어도 좋으며, 그 외에도, 여러 가지의 조립 공정이나 검사 공정 등에 사용하는 로봇이어도 좋다.
본 출원은 2016년 12월 7일자로 출원된 일본 특허 출원(특허 출원 제 2016-237749 호)에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 원용된다.
13 : 선회부 15 : 하부 아암부
15a : 기단측 15b : 선단측
17 : 상부 아암부 25 : 제 1 관절축
27 : 제 2 관절축 29 : 제 1 구동 모터
31 : 제 2 구동 모터 35A, 35B : 기단측 지지부
37A, 37B : 선단측 지지부 39 : 하우징
45 : 하우징 본체 49 : 모터 출력축
51 : 모터 출력축 53 : 제 1 구동 풀리
55 : 고속축 57 : 제 1 종동 풀리
59 : 제 1 벨트 부재 60 : 제 1 동력 전달 기구
61 : 제 2 구동 풀리 63 : 고속축
65 : 제 2 종동 풀리 67 : 제 2 벨트 부재
68 : 제 2 동력 전달 기구 69 : 케이블 다발
93 : 제 1 텐션 조정 기구(제 1 슬라이드 기구)
95 : 제 2 텐션 조정 기구(제 2 슬라이드 기구)
100 : 산업용 로봇

Claims (9)

  1. 선회부와, 상기 선회부에 제 1 관절축을 거쳐서 회전 가능하게 기단측이 연결된 하부 아암부와, 상기 하부 아암부의 선단측에 상기 제 1 관절축과 평행한 제 2 관절축을 거쳐서 회전 가능하게 연결된 상부 아암부를 구비하는 산업용 로봇에 있어서,
    상기 하부 아암부는,
    서로 이격되어 배치되며 상기 제 1 관절축을 구성하는 한쌍의 기단측 지지부와,
    서로 이격되어 배치되며 상기 제 2 관절축을 구성하는 한쌍의 선단측 지지부와,
    상기 기단측 지지부 및 상기 선단측 지지부를 각각 일체로 지지하는 하우징을 가지며,
    상기 하우징에는,
    상기 기단측 지지부와 상기 선단측 지지부 사이에 배치되는 제 1 구동 모터 및 제 2 구동 모터와,
    상기 제 1 구동 모터의 회전을 상기 제 1 관절축에 전달하는 제 1 동력 전달 기구와,
    상기 제 2 구동 모터의 회전을 상기 제 2 관절축에 전달하는 제 2 동력 전달 기구와,
    적어도 상기 제 1 구동 모터와 상기 제 2 구동 모터에 접속되는 케이블을 포함하는 케이블 다발이 수용되며,
    상기 제 1 관절축 및 상기 제 2 관절축 중 어느 한쪽의 축단측에, 상기 제 1 동력 전달 기구와 상기 제 2 동력 전달 기구가 배치되며, 어느 다른쪽의 축단측에, 상기 케이블 다발이 배치되고,
    상기 하우징의 상기 제 1 관절축과 상기 제 2 관절축의 축방향으로부터 본 측면에서 보아, 상기 제 1 관절축의 축심과 상기 제 1 구동 모터의 출력축의 축심을 연결하는 선을 제 1 기준선, 상기 제 2 관절축의 축심과 상기 제 2 구동 모터의 출력축의 축심을 연결하는 선을 제 2 기준선, 상기 제 1 관절축의 축심과 상기 제 2 관절축의 축심을 연결하는 선을 중심 축선으로 한 경우에,
    상기 제 1 구동 모터를 상기 제 1 기준선을 따라서 이동시키는 제 1 슬라이드 기구와,
    상기 제 2 구동 모터를 상기 제 2 기준선을 따라서 이동시키는 제 2 슬라이드 기구를 구비하고,
    상기 제 1 슬라이드 기구와 상기 제 2 슬라이드 기구는 상기 제 1 기준선과 상기 제 2 기준선 중 적어도 한쪽이 상기 중심 축선과 교차하여 배치되는
    산업용 로봇.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 동력 전달 기구는,
    상기 제 1 구동 모터의 출력축에 접속된 제 1 구동 풀리와,
    상기 한쪽의 축단측의 상기 기단측 지지부에 접속된 제 1 종동 풀리와,
    상기 제 1 구동 풀리와 상기 제 1 종동 풀리에 걸쳐놓아진 제 1 벨트 부재를 가지며,
    상기 제 2 동력 전달 기구는,
    상기 제 2 구동 모터의 출력축에 마련된 제 2 구동 풀리와,
    상기 한쪽의 축단측의 상기 선단측 지지부에 마련된 제 2 종동 풀리와,
    상기 제 2 구동 풀리와 상기 제 2 종동 풀리에 걸쳐놓아진 제 2 벨트 부재를 가지며,
    상기 제 1 동력 전달 기구와 상기 제 2 동력 전달 기구가 동일면 내에 배치된
    산업용 로봇.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 측면에서 본 경우의 적어도 일부가 상기 중심 축선을 향하여 움푹한 오목부를 갖는
    산업용 로봇.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 오목부의 곡률 반경은 50㎜ 내지 250㎜인
    산업용 로봇.
  6. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 관절축과 상기 제 2 관절축의 이격 거리는 300㎜ 내지 400㎜인
    산업용 로봇.
  7. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이블은 적어도 상기 제 1 구동 모터와 상기 제 2 구동 모터의 구동용 케이블을 포함하는
    산업용 로봇.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 케이블은 적어도 상기 제 1 구동 모터와 상기 제 2 구동 모터의 구동용 케이블을 포함하는
    산업용 로봇.
  9. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 6축의 자유도를 갖는 다축 로봇인
    산업용 로봇.
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