KR102507045B1

KR102507045B1 - 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소를 갖는 로봇용 조인트 베어링

Info

Publication number: KR102507045B1
Application number: KR1020217009622A
Authority: KR
Inventors: 요한네스 퓨실; 마누엘 토비아스 프레이; 젠스 로버트 리거
Original assignee: 프룻코어 로보틱스 게엠베하
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2023-03-07
Also published as: US11318605B2; EP3846974B1; CN112805126A; CN112805126B; KR20210060497A; WO2020049152A1; EP3620269A1; JP2022511292A; EP3846974A1; JP7459061B2; US20210245363A1

Abstract

본 발명은, 샤프트(21); 및 2개의 축 방향 베어링(22, 23, 43, 44, 45, 46, 54, 55, 63, 64, 69) 사이에서 상기 샤프트(21) 상에 회전 가능하게 장착된 적어도 하나의 링크 요소(24, 35, 36, 37, 38, 59, 60);를 포함하며, 축 방향 베어링에 축 방향 프리텐셔닝력을 가하는 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소(33, 49, 52, 53, 56, 57, 65, 66)가 마련되는, 로봇(1)용 조인트 베어링에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 조인트 베어링을 포함하는 로봇, 및 로봇용 조인트 베어링의 조립 방법에 관한 것이다.

Description

탄성 압축성 프리텐셔닝 요소를 갖는 로봇용 조인트 베어링

본 발명은 샤프트, 및 2개의 축 방향 베어링 사이의 샤프트에 회전 가능하게 장착된 링크 요소를 포함하는 로봇용 조인트 베어링에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 하나의 이러한 조인트 베어링을 갖는 로봇, 및 로봇용 조인트 베어링을 조립하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조인트 베어링은 주로 로봇의 드라이브 트레인(drive train)에 사용된다.

로봇 설계를 위한 다양한 운동학은 종래 기술에 알려져있다. 직렬 운동학을 사용하면, 드라이브가 로봇의 각 축에 마련된다. 그러나 이는 드라이브의 중량에 의해 이동 질량(moving mass)이 증가시키는 단점이 있다.

산업용 로봇용 기어는 CN 106 989 142 A에서 알려져 있으며, 여기에서 편심 슬리브가 압축 스프링과 잠금 링 사이의 축에 부착되어 있다.

대안으로, 로봇의 설계하기 위한 병렬 운동학이 알려져 있는데, 예를 들어 로봇의 베이스에 여러 개의 드라이브가 제공되며, 그 드라이브 동작은 로봇 암과 별도로 마련된 기어를 통해 각각의 로봇 암으로 향한다. 예를 들어 4절 링키지(four-bar linkages)가 사용된다.

또한, 예를 들어 직렬 기본 운동학이 병렬 운동학을 통해 드라이브와 결합되는 하이브리드 운동학도 알려져있다.

그러나, 하이브리드 및 병렬 운동학은 로봇 암 사이의 축뿐만 아니라 드라이브 체인 내에서도 많은 장착 지점을 필요로 한다. 이는, 세밀하게 구성된 병렬 운동학이 유리하게 제공되기 때문에 특히 로봇이 넓은 작업 공간에서 유연한 동작을 제공해야 하는 경우에 적용된다.

로봇의 움직임에 필요한 정밀도가 확보되도록 하려면, 베어링들을 정밀하게 배치해야하며 실질적으로 유격이 없어야한다.

각각의 종래 기술 로봇에서, 링크 요소는 반경 방향 베어링에 의해 반경 방향 방향으로, 그리고 2개의 축 방향 베어링 사이의 축 방향으로 샤프트에 장착되며, 여기서 축 방향 위치 결정은 정지부(stop)에 의해 영향을 받고, 축 방향 프리텐션(pretension)은 위치를 정밀하게 조정하는 클램핑 요소에 의해 작동된다.

조정 링, 클램핑 칼라 또는 너트가 클램핑 요소, 즉 샤프트의 축 방향 배열에서 정밀하게 조정할 수 있는 요소로 사용된다. 그러나, 베어링 프리텐션 뿐만 아니라 베어링 위치도 신중하게 조정해야 하기 때문에, 클램핑 요소의 초기 조정과 유지 관리 중 후속 조정에는 상당한 양의 작업이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 병렬 및 하이브리드 운동학에 대한 요구사항을 충족하고 작동 상 신뢰할 수 있고 제조 및 조립이 매우 복잡하지 않은 로봇용 조인트 베어링을 제공하는 것이다.

본 발명은 샤프트, 및 2개의 축 방향 베어링들 사이의 샤프트에 회전 가능하게 장착되는 적어도 하나의 링크 요소를 포함하는 로봇용 조인트 베어링을 포함하며, 여기에서 축 방향 베어링들에 축 방향 프리텐셔닝력(pretentioning force)을 가하는 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소(resiliently compressible pretensioning element)가 본 발명에 따라 마련된다.

탄성 압축성 프리텐셔닝 요소는 유격 보상을 가능하게 하고, 작동상 안정적인 베어링 프리텐션을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 조인트 베어링은 작용하는 힘이 주로 반경 방향 방향으로 향하기 때문에 충분히 정밀하다. 그러나, 축 방향으로 발생하는 힘은 충분한 위치 정확도로 인해 흡수될 수 있다.

본 발명에 따른 배열은, 프리텐셔닝력이 프리텐셔닝 요소의 탄성 압축에 의해 축 방향으로 가해지기 때문에, 정확한 프리텐셔닝을 가능하게 한다. 또한, 링크 요소는 프리텐셔닝 요소에 의해 정렬되며, 제조 공차를 보정할 수 있다.

축 방향 베어링들은 특히 플라스틱, 금속, 복합재 또는 소결 재료로 제조된 칼라,또는 플라스틱, 금속, 복합재 또는 소결 재료로 제조된 스러스트 와셔를 갖는 축 방향 롤링 베어링(axial rolling bearings), 스큐 롤링 베어링(skew rolling bearings), 슬라이딩 베어링(sliding bearings )이다.

회전 가능하게 장착된 링크 요소는 반경 방향 베어링들에 의해 샤프트에 각각 장착된다. 반경 방향 베어링은 특히 플라스틱, 금속, 복합재 또는 소결 재료로 제조된 칼라가 있거나 없는 반경 방향 롤링 베어링, 스큐 롤링 베어링 또는 슬라이딩 베어링 부시이다. 반경 방향 베어링용 슬라이딩 베어링 부시는 한쪽 또는 양쪽의 링크 요소 위로 축 방향으로 돌출되도록 설계될 수 있으며, 따라서 한쪽 또는 양쪽에 축 방향 베어링을 제공한다. 그런 다음 부시는 특히 축 방향 베어링의 스러스트 와셔(thrust washer) 또는 베어링 레이스(bearing race)를 형성한다.

특히, 여러 구성요소가 조정이 불가능한 정지부들 사이의 축에 축 방향으로 변위 가능하게 배열된다. 구성요소는 회전 가능하도록 장착된 하나 이상의 링크 요소들, 스페이서 슬리브들(spacer sleeves), 축 방향 베어링들 및/또는 프리로딩 요소들(preloading elements)이다. 정지부들은 샤프트에 단단히 연결된 링크 요소, 샤프트의 직경 변화 및/또는 너트 및/또는 유지 칼라(retaining collar)와 같은 순수한 고정 요소일 수 있다.

축 방향 베어링들은 회전 가능하게 장착된 링크 요소에 직접 배치될 수 있거나 프리텐셔닝 요소 또는 스페이서 슬리브와 같은 다른 구성요소가 링크 요소 및 축 방향 베어링 사이에 마련되는 경우 축 방향으로 이격될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 축 방향으로 조정이 불가능한 정지부들이 샤프트의 각 축 방향 단부에 마련된다. 이러한 정지부들은 회전 가능하게 장착된 적어도 하나의 링크 요소 및 추가 구성요소가 배열되는 샤프트의 조립 영역의 길이를 한정한다.

일 실시예에 따르면, 축 방향 베어링들 중 적어도 하나는 정지부들 중 하나에, 스페이서 슬리브에 및/또는 프리텐셔닝 요소에 축 방향으로 인접하다. 축 방향 베어링은 링크 요소가 이러한 구성 요소에 대해 회전할 수 있도록 한다.

특히, 축 방향 베어링들 중 하나는 일측이 정지부에, 타측이 스페이서 슬리브, 프리로딩 요소, 또는 회전 가능하게 장착된 링크 요소에 직접 배치될 수 있다.

특히, 축 방향 베어링들 중 하나는 일측이 회전 가능하게 장착된 링크 요소에, 타측이 회전 가능하게 장착된 추가 링크 요소, 스페이서 슬리브 또는 프리텐셔닝 요소에 배치될 수 있다.

특히, 축 방향 베어링들 중 하나는 일측이 스페이서 슬리브에, 타측이 추가 스페이서 슬리브 또는 프리텐셔닝 요소에 배치될 수 있다.

프리로딩 요소는 일측이 정지부에, 타측이 스페이서 슬리브, 축 방향 베어링들 중 하나 또는 회전 가능하게 장착된 링크 요소에 배치될 수 있다.

특히, 프리텐셔닝 요소는 일측이 회전 가능하게 장착된 링크 요소에, 타측이 회전 가능하게 장착된 추가 링크 요소, 스페이서 슬리브 또는 축 방향 베어링들 중 하나에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프리텐셔닝 요소는 회전 가능하게 장착된 링크 요소 쌍 사이에 배치될 수 있으며, 이 링크 요소는 공동으로 회전하는 쌍(jointly rotating pair)을 형성한다.

특히, 프리텐셔닝 요소는 일측이 스페이서 슬리브에, 타측이 추가 스페이서 슬리브 또는 축 방향 베어링들 중 하나에 배치될 수 있다.

정지부들 중 적어도 하나는 샤프트의 축 방향 단부 영역, 샤프트의 숄더 또는 고정 요소에서 강성이거나 회전 가능하게 고정된 축 방향 외부 링크 요소에 의해 형성될 수 있다. 축 방향 외부 링크가 정지부를 형성하는 경우, 별도로 마련되는 고정 요소가 필요하지 않으므로 조인트 베어링의 제조 및 조립이 간단해진다.

숄더는 터닝 공정(turning process)을 통해 생성된 샤프트의 직경 변화에 의해 마련될 수 있다.

축 방향 외부 링크 요소는 예를 들어 나사 체결에 의해 샤프트의 면측(face side)에 부착될 수 있다. 외부 링크 요소는 샤프트에 대해 회전할 수 있지만, 바람직하게는 샤프트에 견고하게 연결된다. 외부 링크 요소를 샤프트에 고정하는 것은 특히 체결 요소, 예를 들어 나사, 너트, 베요넷 록(bayonet lock)이 있는 인장 요소, 또는 스레드(thread)를 갖춘 다른 체결 요소에 의해 수행될 수 있다. 고정 요소는 특히 정의된 위치까지 샤프트로 슬라이딩하거나 나사로 고정될 수 있으며, 따라서 샤프트의 미리 결정된 위치에 부착될 수 있다. 고정 요소는 너트 또는 유지 칼라(retaining collar)일 수 있다.

결과적으로, 축 방향 거리는 축 방향 베어링들, 및 회전 가능하게 장착된 적어도 하나의 링크 요소, 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소, 뿐만 아니라 선택적 스페이서 슬리브들 및 가능한 추가 구성요소들이 마련되는 조정 불가능한 정지부들에 의해 지정되며, 이의 축 방향 확장 및 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소의 탄성이 베어링들의 프리텐셔닝력과 회전 가능하게 장착된 링크 요소의 위치를 정의한다.

특히, 프리텐션에는 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소가 하나만 마련될 수 있다. 그러나 추가 실시예에서, 복수 개의 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소가 마련될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 프리텐셔닝 요소는 나선형 압축 스프링(helical compression spring), 디스크 스프링(disk spring), 핑거 스프링(finger spring), 탄성 O-링(elastic O-ring), 특히 밀봉 링(sealing ring), 엘라스토머 링(elastomer ring), 잠금 플레이트(locking plate) 또는 스프링 와셔(spring washer)이다. 이러한 구성요소는 특히 샤프트 주위에서 원주 방향으로 연장되어, 전체 원주 방향에 걸쳐 실질적으로 균일한 프리텐셔닝력을 가능하게 하며, 정확한 위치 설정을 가능하게 한다. 또한, 원하는 탄성 특성을 제공하기 위해, 동일하거나 다른 여러 구성 요소의 조합이 프리텐셔닝 요소로서 마련될 수 있다. 프리텐셔닝 요소의 구성요소는 예를 들어 2개의 부분으로 구성되는 여러 부분으로 구성될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 스페이서 슬리브는 샤프트 상의 프리텐셔닝 요소에 축 방향으로 인접하게 배치된다. 예를 들어 프리텐셔닝 요소와 축 방향 베어링 사이의 거리를 유지하는 것이 가능해진다.

회전 가능하게 장착된 복수의 링크 요소가 유리하게 샤프트에 마련된다. 조인트 회전(joint rotation)을 위해 회전 가능하게 장착된 복수의 링크 요소가 마련될 수 있다. 스페이서 슬리브와 함께 공동으로 회전 가능하게 장착된 링크 요소는 축 방향 베어링들을 마련할 필요가 없는 일체형 회전 장치를 형성할 수 있다. 특히, 회전 가능하게 장착된 복수의 링크 요소는 각각 공동으로 회전하는 링크 요소 쌍으로 마련될 수 있다.

샤프트는, 외부 링크 요소가 미리 정의된 조정 불가능한 축 방향 위치에서 샤프트에 연결되도록 외부 링크 요소가 고정되는 적어도 하나의 축 방향 단부에서 숄더를 가질 수 있다. 숄더는 외부 링크 요소의 고정을 위한 정지부를 형성한다. 고정은 특히 링크 요소를 샤프트에 나사 체결함으로써 수행된다. 외부 링크 요소는 특히 샤프트와 함께만 회전할 수 있으며, 즉 샤프트에 견고하게 연결된다.

샤프트는 일체로 또는 여러 부분으로 형성될 수 있다. 특히 샤프트는 특히 원통형 솔리드 샤프트(cylindrical solid shaft) 형태의 내부 샤프트, 및 내부 샤프트로 슬라이딩되는 중공 샤프트를 포함할 수 있으며, 전술한 숄더는 중공 샤프트의 면측에 의해 형성된다.

특히, 내부 샤프트에 대한 숄더는 중공 샤프트의 각각의 면측에 의해 마련될 수 있다. 따라서, 외부 링크 요소 사이의 거리는 중공 샤프트의 길이에 의해 결정된다. 외부 중공 샤프트에 대해 회전 가능하게 장착된 링크 요소는 이 거리 내에서 중공 샤프트에 배치될 수 있다. 외부 링크 요소는 유리하게는 체결 요소에 의해 중공 샤프트의 면측에 대해 단단히 가압된다.

조인트 베어링은 유리하게는 축 방향으로 대칭된다. 특히, 회전 가능하게 장착된 링크 요소는 축 방향으로 중앙에 배치된 대칭면에 대해 쌍으로 대칭적으로 배치된다.

유리한 실시예에 따르면, 샤프트는 2개의 축 방향 외부 링크 요소 사이에서 균일한 직경을 갖는다. 이로 인해, 회전 가능하게 장착된 적어도 하나의 내부 링크 요소 및 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소가 샤프트 상으로 슬라이딩하고 축 방향 길이에 따라 위치할 수 있다. 또한, 이로 인해 축 방향 외부 링크 요소 사이의 모든 요소를 따라 축 방향 프리텐셔닝력을 일정하게 한다.

특히, 회전 가능하게 장착된 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 쌍의 링크 요소가 샤프트에 배치되며, 여기서 모든 회전 가능한 링크 요소는 탄성 프리텐셔닝 요소에 의해 미리 결정된 동일한 축 방향 프리텐셔닝력에 따라 작용한다.

각각의 축 방향 베어링은 서로에 대해 링크 요소의 간단한 회전을 가능하게 하기 위해 서로 독립적으로 회전 가능하게 장착된 링크 요소 사이에 유리하게 마련된다.

다음의 구성요소는 응용 분야에 따라 조정 불가능한 정지부들 사이에 유리한 순서로 샤프트에 배치된다: 적어도 2개의 축 방향 베어링, 회전 가능하게 장착된 적어도 하나의 링크 요소, 선택적으로 적어도 하나의 스페이서 슬리브 및 적어도 하나의 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소. 특히, 다음의 재료로 제조되는 임의의 조합의 재료쌍은 이러한 요소들 사이에서 사용될 수 있다: 강철, 소결된 청동, 플라스틱 재료 및 알루미늄. 구성요소는 유리하게는 축 방향에 대해 대칭 방식으로 배치된다.

선택적으로 하나 이상의 스페이서 슬리브와 조합된 하나 이상의 프리텐셔닝 요소가 샤프트에 배치될 수 있다. 또한, 회전 가능하게 장착된 링크 요소를 갖는 복수의 조인트 베어링이 샤프트에 마련될 수 있다. 각각의 축 방향 베어링은 유리하게는 축 방향 최내측 링크 요소(axially innermost link elements) 사이를 제외하고 회전 가능하게 장착된 링크 요소 사이에 마련된다. 그 다음, 공동으로 회전하는 요소로 함께 이동한다.

본 발명에 따른 실시예에 따르면, 모든 조인트 베어링 포인트는 각각 동일하게 프리텐션되고 축 방향으로 정렬된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 숄더 또는 축 방향 정지부들이 샤프트에 마련될 수 있어서, 상이한 축 방향 프리텐셔닝력 및 회전 가능하게 장착된 적어도 하나 또는 유리하게는 복수의 링크 요소의 섹션에서의 개별 위치 지정 또는 정렬이 샤프트의 상이한 축 방향 영역에서 가능하다.

프리텐셔닝 요소는 대칭일 수 있거나, 하나의 프리텐셔닝 요소만 한 쪽의 샤프트에 장착될 수 있다.

스페이서 슬리브는 적절한 플라스틱 재료 또는 청동과 같이 우수한 슬라이딩 특성을 갖는 적절한 플라스틱 재료 또는 금속으로 제조될 수 있으므로, 스러스트 와셔(thrust washer)의 형태로 축 방향 베어링의 기능을 추가로 수행한다.

반경 방향 베어링들은 유리하게는 회전 가능하게 장착된 링크 요소와 샤프트 사이에 마련된다. 특히, 반경 방향 베어링들은 회전 가능하게 장착된 칭크 요소 내에 마련된다.

샤프트는 특히 숄더가 없는 단순한 샤프트로 구성되고, 축 방향 외부 링크 요소 또는 대안적으로 마련된 고정 요소가 샤프트의 면측에 부착된다.

본 발명에 따른 조인트 베어링은 콤팩트하고 견고하며 무게가 가볍고 자체 센터링이 되어 있어서, 프리펜셔닝력 또는 축 방향 위치를 조정하지 않고도 힘이 이상적으로 흡수되고 분산된다. 또한, 제조 공차가 보상되고 작동상 안정적인 마운팅이 가능하다. 또한, 조인트 베어링은 높은 강성을 갖는다.

특히, 프리텐셔닝 요소의 압축은 축 방향으로 0.1 mm(밀리미터) 내지 2 m, 유리하게는 0.2 mm 내지 1.3mm에서 이루어진다. 30 N(뉴턴) 내지 800 N, 유리하게는 80 N 내지 420 N의 프리텐셔닝력이 생성된다. 일 실시예에 따르면, 약 180 N 내지 220 N의 프리텐셔닝력이 생성된다. 추가 실시예에 따르면, 약 30 N 내지 50 N의 사전 인장력이 생성된다. 이러한 프리텐셔닝력은 예를 들어 프리텐셔닝 요소로서 핑거 스프링 와셔(finger spring washer)를 사용하여 얻어질 수 있다.

프리텐셔닝 요소에 디스크 스프링을 사용하는 경우, 축 방향 프리텐셔닝력의 2배가 동일한 압축으로 얻어지도록 직렬, 즉 동일한 방향으로 균일하게 배치할 수 있고, 또는 동일한 압축 거리로 축 방향 프리텐셔닝력을 절반으로 줄이도록 병렬, 즉 교대로 배치할 수 있다. 특히, 디스크 스프링은 축 방향 압축과 함께 500 N/mm 내지 2500 N/mm, 유리하게는 1500 N/mm 내지 2000 N/mm의 탄성 계수를 갖는다.

본 발명은 또한 적어도 하나의 로봇 암(robotic arm), 특히 피봇 암(pivot arm), 지지 암(support arm), 또는 그리핑 암(gripping arm )을 구동하기 위한 제1 4절 링키지(first four-bar linkage)를 갖는 로봇을 제공하며, 제1 4절 링키지는 크랭크, 링크, 및 로커 암을 포함하며, 조인트 베어링을 통해 각각 크랭크는 링크에 연결되고 링크는 로커 암에 연결되며, 조인트 베어링들 중 적어도 하나는 전술한 바와 같이 구성된다.

4절 링키지 형태의 기어를 통한 구동부(drive)를 갖는 로봇에서 조인트 베어링을 사용하는 것은 4절 링키지가 크랭크, 링크 및 로커 암을 형성하도록 복수의 링크 요소를 제공하기 때문에 유리하지만, 이들의 장착이 일반적으로 높은 축 방향력에 노출되지 않고, 주로 반경 방향력에 노출될 수 있다.

유리하게, 운동학적 열(kinematic row)에서 4절 링키지 요소는 제1 요소, 특히 크랭크이고, 및/또는 동일한 4절 링키지의 운동학적 열에서 4절 링키지 요소는 마지막 요소이며, 및/또는 이후의 4절 링키지, 즉 로커 암은 축 방향으로, 특히 견고하게, 특히 베이스 또는 로봇 암에 변위 불가능한 방식으로 부착된다. 크랭크는 예를 들어 베이스에서 기어 또는 모터에 직접 플랜지를 연결할 수 있다. 그러나, 로커 암은 축 방향으로 변위 불가능한 방식으로 로봇 암 또는 로봇 조인트 중 하나에 장착될 수 있다. 4절 링키지의 내부 링크 요소 또는 4절 링크 요소의 축 방향 위치는 따라서 운동학적으로 첫 번째 및 마지막 4절 링키지 요소에 의해 정의된다.

4절 링키지는 크랭크, 링크 및 로커 암 형태의 4절 링키지 요소를 포함하며, 이 순서대로 피벗 조인트와 같이 서로 연결된다, 4절 링키지 요소는 조인트 베어링에서 축 방향으로 유리하게 대칭적으로 배치된 조인트 베어링의 하나, 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 링크 요소에 의해 형성될 수 있다. 4절 링키지 요소를 함께 형성하는 링크 요소는 특히 실질적으로 평행하게 연장된다.

제1 4절 링키지 외에도, 로봇은 유리하게 제2 4절 링키지를 포함하며, 이의 크랭크는 제1 4절 링키지의 로커 암에 대응하며, 여기서 제1 4절 링키지의 링크, 제2 4절 링키지의 크랭크, 및 제2 4절 링키지의 링크 사이의 연결은 본 발명에 따른 조인트 베어링의 형태로 구성된다. 직렬로 연결된 이러한 4절 링키지에서 본 발명에 따른 조인트 베어링을 사용하는 것은, 서로에 대해 회전 가능한 복수의 구성요소가 오직 하나의 샤프트에 배치되기 때문에 특히 유리하다.

일 실시예에 따르면, 제1 또는 제2 4절 링키지의 링크, 또는 로커 암은 회전 가능하게 장착된 조인트 베어링의 적어도 하나의 링크 요소에 의해 형성된다. 제1 또는 제2 4절 링키지의 크랭크, 링크, 또는 로커 암은 각각 유리하게는 공동으로 회전하는 조인트 베어링의 한 쌍의 링크 요소에 의해 형성된다.

로봇용 조인트 베어링의 조립을 위한 본 발명에 따른 방법은 샤프트, 슬라이딩 축 방향 베어링들, 회전 가능하게 장착되는 적어도 하나의 링크 요소 및 샤프트 상의 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소를 제공하는 것, 및 축 방향 베어링들, 회전 가능하게 장착되는 링크 요소, 및 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소가 자유롭게 변위 가능하게 마련되는 축 방향 영역이 미리 결정된 조정 불가능한 길이로 한정되는 축 방향 정지부를 부착하는 것을 포함한다.

이 방법은 서로에 대해 회전 가능하게 장착된 복수의 링크 요소가 샤프트에 마련되는 경우에도 조인트 베어링의 빠르고 작동적으로 신뢰할 수 있는 조립을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 방법은 조립 시간이 감소되도록 한다. 조립하는 동안, 모든 구성요소는 미리 결정된 순서로 샤프트에 슬라이딩하며 정지부들 사이에 부착되고, 이들 중 적어도 하나는 고정 요소 또는 축 방향 외부 링크 요소에 마련된다. 정지부의 위치가 정의되기 때문에 추가 정렬이 필요하지 않으며, 구성요소의 위치와 축 방향 프리텐셔닝력이 이상적으로 조정된다.

본 발명은 이하의 도면에 예시된 실시예를 사용하여 추가로 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 조인트 베어링의 적어도 하나의 실시예가 사용되는 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조인트 베어링의 제1 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 조인트 베어링의 제2 실시예의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 조인트 베어링의 제3 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 조인트 베어링의 제4 실시예의 단면도이다.

도 1에 도시된 로봇(1)은 수직 축을 중심으로 회전 가능한 베이스(2), 피봇 암(3), 지지 암(4) 및 관절 암(articulated arm, 5)을 포함한다. 전술한 암들(3, 4, 5)은 직렬 운동학(serial kinematics)에 따라 직렬로 배열된다.

로봇(1)은 5축 로봇 또는 6축 로봇이다. 베이스(2)의 회전을 위한 수직 축은 로봇(1)의 제1 축을 나타낸다. 로봇(1)의 제2 축을 정의하는 제1 조인트(6)가 베이스(2)와 피봇 암(3) 사이에 마련된다. 로봇(1)의 제3 축을 정의하는 제2 조인트(7)는 피봇 암(3)과 지지 암(4) 사이에 마련된다. 로봇(1)의 제4 축을 한정하는 제3 조인트(8)는 지지 암(4)과 관절 암(5) 사이에 마련된다. 지지 암(4)은 추가 조인트를 사용하여 그 자체로 회전 가능하므로, 로봇(1)의 추가 축을 마련한다. 그리퍼(gripper)(미도시) 또는 다른 작업 요소는 로봇(1)의 제5 또는 제6 축을 중심으로 관절 암(5)에 대해 회전될 수 있다.

조인트(6, 7)는 피봇 암(3) 및 지지 암(4)이 로봇의 각각 대체로 수평인 제2 및 제3 축을 중심으로 피봇할 수 있게 한다. 제3 조인트(8)의 구동 모터는 순전히 직렬 운동학의 경우에서와 같이 직접 또는 그 위의 기어를 통해 마련된다. 기어는 구동 벨트일 수 있다.

제1 조인트(6) 및 제2 조인트(7)의 구동 모션은 각각 링키지(9, 10, 11, 12)를 통해 전송된다.

제1 4절 링키지(9) 및 제2 4절 링키지(10)는 피봇 암(3)에 구동 모션을 전달하기 위해 직렬로 배치되어서, 피봇 암(3)이 베이스(2)를 중심으로 피봇할 수 있다. 제1 4절 링키지(9)는 베이스(2)에서 도 1에 숨겨져 있고 제1 구동 모터를 통해 피봇될 수 있고 링크(13)에 연결되어 제1 4절 링키지(9)의 링크(13)를 구동하는 제1 크랭크를 포함한다. 링크(13)는 제1 4절 링키지(9)의 로커 암(14)에 연결되어 이를 구동시킨다. 로커 암(14)은 동시에 제2 4절 링키지(10)의 크랭크를 형성하고 제2 4절 링키지(10)의 링크(15)에 연결되어 이를 구동시킨다. 제2 4절 링키지(10)의 로커 암(16)은 피봇 암(3)에 견고하게 연결되어 피봇 모션 동안 함께 회전한다. 로커 암(16) 및 피봇 암(3)은 일체로 형성될 수 있다. 특히, 로커 암(16) 및 피봇 암(30)은 조인트(6)에 대해 로커를 형성한다. 제1 4절 링키지(9)의 크랭크는 축 방향으로 변위할 수 없는 방식으로 베이스(2)의 모터 또는 기어에 플랜지 장착될(flange-mounted) 수 있다. 기어는 또한 구동 벨트 등일 수 있다. 로커 암(14)은 마찬가지로 축 방향으로 변위 불가능한 방식으로 베이스(2)에 장착될 수 있다. 마지막으로, 조인트(6)에 로커 암(16)을 장착하는 것 또한 축 방향으로 변위가 불가능할 수 있다.

피봇 암(3)을 중심으로 지지 암(4)을 피봇시키기 위한 구동 모션은 제3 4절 링키지(11) 및 제4 4절 링키지(12)를 통해 베이스(2)에서 제2 구동 모터에 의해 지지 암(4)에 전달된다. 제2 구동 모터는 베이스(2) 내부에 배치되어 도 1에서 볼 수 없고 제3 4절 링키지(11)의 링크(17)에 연결되어 링크(17)를 구동하는 제3 4절 링키지(11)의 크랭크를 피봇시킨다. 링크(17)는 제3 4절 링키지(11)의 로커 암(18)에 연결되어 이를 구동시킨다. 로커 암(18)은, 동시에 제4 4절 링키지의 링크(19)에 연결되어 이를 구동하는 제4 4절 링키지(12)의 크랭크이다. 로커 암(20)과 지지 암(4)는 제2 조인트(7)에 대해 로커의 형태로 견고하게 연결된다. 제4 4절 링키지(12)의 로커 암(20)은 특히 지지 암(4)과 일체로 형성된다. 제3 4절 링키지(11)의 크랭크는 축 방향으로 변위 불가능한 방식으로 베이스(2)의 모터 또는 기어에 플랜지 장착될 수 있다. 기어는 또한 구동 벨트 등일 수 있다. 로커 암(18)은 마찬가지로 축 방향으로 변위 불가능한 방식으로 피벗 암(3)에 장착될 수 있다. 마지막으로, 조인트(7)에 로커 암(20)을 장착하는 것 또한 축 방향으로 변위가 불가능할 수 있다.

크랭크, 로커 암, 및 전술한 4절 링키지(9, 10, 11, 12)의 링크 형태의 4절 링키지 요소 사이의 조인트 베어링들은 본 발명에 따른 조인트 베어링들에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇(1)의 4절 링키지 요소 사이의 연결을 위해 도 2와 같은 조인트 베어링이 사용된다.

도 2에서, 축 방향(A)으로 연장되는 샤프트(21)가 마련되며, 여기에 회전 가능한 링크 요소(24)가 반경 방향 베어링(25)의 축 방향 베어링들(22, 23) 사이에 배치된다. 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)은 샤프트(21)의 각각의 축 방향면에 견고하게 연결되고, 특히 샤프트(21)의 축 방향 단부에서 숄더(28, 29)에 배치된다. 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)는 각각 나사(30, 31)에 의해 숄더(28, 29)의 축 방향면에 가압되고, 이에 의해 축 방향으로 정확하게 고정된다. 나사들(30, 31)은 샤프트(21)의 중앙 내부 나사산(central internal thread, 32)에 나사 체결된다. 특히, 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)은 플러시 방식으로 나사들(30, 31)을 수용하기 위한 챔퍼(chamfer) 또는 오목부(recess)를 가질 수 있다. 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)의 내부 측면은 샤프트에 배열된 구성요소들에 대한 각각의 축 방향 정지부들을 형성한다.

회전 가능하게 장착된 링크 요소(24) 및 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)은 각각 샤프트(21)로부터 멀어지면서 대체로 반경 방향(R)으로 연장된다. 축 방향 베어링들(22, 23)에 축 방향 프리텐셔닝력을 인가하고 축 방향(A)에의 제조 공차를 보상하기 위해, 디스크 스프링 또는 핑거 스프링 와셔 형태의 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소(33)가 축 방향 외부 링크 요소(26)와 축 방향 베어링(22) 사이에 마련된다. 특히, 프리텐셔닝 요소(33)는 축 방향 외부 링크 요소(26)의 오목한 영역(34)에 마련된다. 프리텐셔닝 요소(33) 및 축 방향 베어링(22)의 인접한 베어링의 절반 또는 축 방향 베어링(22) 자체가 스러스트 와셔에 의해 형성되는 경우, 예를 들어 핀 형태의 포지티브 핏(positive fit) 또는 잠금부(lock)를 사용하여 링크 요소(26)을 중심으로 회전하지 않도록 선택적으로 고정될 수 있다. 이는, 예를 들어 축 방향 베어링(22)과 링크 요소(24) 사이의 원하는 위치에서만 모션이 발생하는 것을 보장할 수 있다.

도 2에 따른 조인트 베어링을 조립하기 위한 본 발명에 따른 방법의 실시예는 다음과 같이 수행될 수 있다: 샤프트(21)를 먼저 축 방향 회부 링크 요소(26)의 개구 내로 숄더(28)까지 삽입하고, 나사(30)를 사용하여 축 방향 외부 링크 요소(26)를 샤프트에 견고하게 부착한다. 그 다음, 프리텐셔닝 요소(33), 축 방향 베어링(22), 반경 방향 베어링(25)을 갖는 링크 요소(24) 및 축 방향 베어링(23)을 샤프트(21) 상으로 슬라이딩시킨다. 마지막으로 축 방향 외부 링크 요소(27)를 숄더(29)까지 샤프트(21) 상으로 슬라이딩시키고 나사(31)를 사용하여 샤프트(21)에 견고하게 부착한다. 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27) 형태의 정지부들 사이에 있으며, 따라서 샤프트(21) 상의 전술한 구성요소의 축 방향 길이 및 프리텐셔닝 요소(33)의 탄성에 따라 샤프트(21)의 축 방향 프리텐셔닝력을 결정하는 정의된 간격이 숄더(29, 29)에 의해 결정된다.

도 3은 본 발명에 따른 조인트 베어링의 제2 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 두 쌍의 링크 요소들(35, 36, 37, 38)은 반경 방향 베어링들(39, 40, 41, 42)에 의해 샤프트(21) 상에 회전 가능하게 배열된다. 회전 가능하게 장착된 두 쌍의 링크 요소들(35, 36, 37, 38)이 4절 링키지 요소, 예를 들어 크랭크, 링크 또는 로커 암을 형성하는 것이 제공된다. 특히, 한 쌍의 링크 요소들(35, 36)은 4절 링키지 요소를 형성하며, 한 쌍의 링크 요소들(37, 38)은 추가 4절 링키지 요소를 형성한다. 또한, 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)은 나사 체결에 의해 샤프트(21)에 견고하게 부착된다. 한 쌍의 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)은 마찬가지로 4절 링키지 요소를 형성한다.

축 방향 베어링들(43, 44)은 샤프트에 견고하게 연결된 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)과 회전 가능하게 장착된 축 방향 외부 링크 요소(37, 38) 사이에 배열된다. 또한, 축 방향 베어링들(45, 46)은 회전 가능하게 장착된 축 방향 외부 링크 요소(37, 38)와 회전 가능하게 장착된 반경 방향 외부 링크 요소들(35, 36) 사이에 마련된다. 스페이서 슬리브(47, 48)는 회전 가능하게 장착된 축 방향 내부 링크 요소(35, 36)의 축 방향 내부에 마련된다. 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소(49)는 스페이서 슬리브들(47, 48) 사이의 중앙에 마련된다. 프리텐셔닝 요소(49)는 특히 2개의 반대 방향의 디스크 스프링으로 구성된다.

숄더(28, 29)에 의해 그 위치가 결정되는 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27) 형태의 정지부들 사이에서 샤프트(21) 상의 각 구성요소들의 축 방향 길이뿐 아니라 샤프트(21)의 축 방향 길이는 프리텐셔닝 요소(49)의 압축 정도를 결정하고 그의 탄성에 따라 축 방향 베어링들(43, 44, 45, 46)의 축 방향 프리텐셔닝력을 결정한다.

반경 방향 베어링들(39, 40, 41, 42)은 특히 슬라이딩 베어링으로서 구성될 수 있다. 축 방향 베어링들(43, 44, 45, 46)은 특히 스러스트 와셔로 구성될 수 있다.

프리텐셔닝 요소(49), 스페이서 슬리브(47, 48) 및 축 방향 내부 링크 요소(35, 36)는 동방향 회전(co-rotating)의 블록(block)을 형성한다.

도 3에 따른 조인트 베어링은 링크(17), 로커 암(18) 및 링크(19) 사이에서 도 1의 로봇(1)의 조인트 베어링에 사용될 수 있다. 예를 들어, 링크(17)는 회전 가능하게 장착된 축 방향 내부 링크 요소(35, 36)에 의해 형성되고, 로커 암(18)은 회전 가능하게 장착된 링크 요소들(37, 38)에 의해 형성되고, 링크(19)는 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)에 의해 형성된다.

도 4는 본 발명에 따른 조인트 베어링의 제3 실시예를 도시한다. 이 실시예에 따르면, 샤프트(21)는 내부 샤프트(50) 및 내부 샤프트(50) 상으로 슬리이딩되는 중공 샤프트(51)에 의해 형성된다. 중공 샤프트(51)는 내부 샤프트(50)보다 짧게 구성되기 때문에, 숄더(28, 29)는 중공 샤프트(51)의 면측에 형성된다. 숄더들(28, 29)은 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)을 위한 어버트먼트 표면(abutment surface)을 형성한다. 이 실시예에 따르면, 프리텐셔닝 요소들(52, 53)은 샤프트(21)에 견고하게 연결되는 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)과 축 방향 베어링들(54, 55) 사이에 직접 배열된다. 추가 프리텐셔닝 요소들(56, 57)은 축 방향 베어링(54, 55) 내에 축 방향으로 배열될 수 있다. 프리텐셔닝 요소들은 축 방향으로 교대로 배열된 3개의 디스크 스프링에 의해 형성된다. 프리텐셔닝 요소들(56, 57)은 각각 단일 디스크 스프링에 의해 형성된다. 그러나, 어플리케이션에 따라 다른 조합이 가능하다. 특히 모든 프리텐셔닝 요소에 대한 디스크 스프링의 개수는 다양할 수 있다. 또한, 프리텐셔닝 요소들(52, 53) 또는 프리텐셔닝 요소들(56, 57)은 생략될 수 있다. 스러스트 와셔들이 축 방향 베어링들(54, 55)로 사용되는 경우, 프리텐셔닝 요소들(52, 53, 및 가능하면 56, 57)의 마찰 표면을 확대하는 추가 마찰 디스크가 스러스트 와셔의 마찰 지점을 완화시키는데 사용될 수 있다. 이들은 프리텐셔닝 요소들에 고정적으로 연결될 수 있다.

축 방향 베어링(54, 55) 또는 프리텐셔닝 요소(56) 내부의 축 방향으로 샤프트(21) 상에 마련되는 축 방향 외부 링크 요소(37, 38)는 각각 반경 방향 베어링(41, 42)를 통해 회전 가능하게 장착된다. 또한, 회전 가능하게 장착된 축 방향 내부 링크 요소(35, 36)는 중앙에 배치된 스페이서 슬리브(58)에 직접 인접한 샤프트(21)에 마련된다. 이 실시예에 따르면, 회전 가능하게 장착된 중앙 링크 요소(59, 60)는 샤프트(21) 상에 반경 방향 베어링(61, 62)를 통해 추가로 장착된다. 축 방향 베어링(45, 46)은 회전 가능하게 장착된 축 방향 외부 링크 요소(37, 38)과 회전 가능하게 장착된 중앙 링크 요소(59, 60) 사이에 배열된다. 축 방향 베어링(63, 64)은 회전 가능하게 장착된 축 방향 내부 링크 요소(35, 36)과 회전 가능하게 장착된 중앙 링크 요소(59, 60) 사이에 배열된다.

도 4에 도시된 조인트 베어링을 조립하는 방법은 다음과 같이 수행될 수 있다: 내부 샤프트(50)를 먼저 나사(30)를 통해 축 방향 외부 링크 요소(26)에 부착한다. 그 다음, 중공 샤프트(51)를 내부 샤프트(50)에 장착시키고 축 방향 외부 링크 요소(26)의 정지부까지 슬라이딩시킨다. 그 다음, 중공 샤프트(510)에 배치될 구성요소를 중공 샤프트(51)에 연속적으로 장착시키고, 마지막으로 축 방향 외부 링크 요소(71)를 나사(31)를 통해 내부 샤프트(50)에 부착하여 중공 샤프트(51)의 면측에 가압시킨다. 따라서, 축 방향 프리텐셔닝력은 중공 샤프트(51) 및 그 위에 배치된 구성요소의 길이 및 프리텐셔닝 요소들(52, 53, 56, 57)의 탄성에 따라 결정된다.

프리텐셔닝 요소들(52, 53, 56, 57)은 디스크 스프링 또는 디스크 스프링의 패키지로 구성된다. 프리로딩 요소들(52, 56; 53, 57) 사이의 축 방향 베어링(54, 55)은 특히 스러스트 와셔일 수 있다. 스페이서 슬리브(58) 및 축 방향 내부 링크 요소들(35, 36)은 일체형 유닛으로서 샤프트(21) 상에서 공동 회전될 수 있다.

도 4에 따른 조인트 베어링은 예를 들어 도 1의 링크(13), 로커 암(14) 및 링크(15) 사이에서 사용될 수 있다. 링크 요소들(35, 36, 37, 38)은 링크(13)를 형성하고, 링크 요소들(59, 60)은 링크(15)를 형성하고, 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27)은 로커 암(14)을 형성한다. 따라서, 링크(13) 형태의 4절 링키지 요소는 4개의 링크 요소에 의해 형성되고, 로커 암(14) 및 링크(15) 형태의 4절 링키지 요소는 2개의 링크 요소에 의해 형성된다.

도 5는 본 발명에 따른 조인트 베어링의 추가 실시예를 도시한다. 탄성 프리텐셔닝 요소들(65, 66)은 회전 가능하게 장착된 축 방향 외부 링크 요소(37, 38)에 접하는 축 방향 베어링(45, 46) 내부에 축 방향으로 각각 배열된다. 이 실시예 또는 다른 실시예에 따르면, 프리텐셔닝 요소(65, 66)는 엘라스토머 링(elastomer ring)으로 구성될 수 있다. 스페이서 슬리브(67, 68)는 프리텐셔닝 요소(65, 66)의 내부에 축 방향으로 배열된다. 회전 가능하게 장착된 축 방향 내부 링크 요소(35, 36)는 스페이서 슬리브(67, 68)의 내부에 축 방향으로 마련된다. 링크 요소들(35, 36)은 내부 스페이서 슬리브(58)과 함께 일괄적으로 회전할 수 있다.

축 방향 베어링(69)이 스페이서 슬리브들 중 하나(68) 및 인접한 링크 요소(36) 사이에 마련되는 것이 선택적으로 가능하다. 이 실시예 또는 다른 실시예에 따르면, 축 방향 베어링 및/또는 반경 방향 베어링은 롤링 베어링으로 형성될 수 있다.

전술한 실시예에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 조인트 베어링은 콤팩트한 구성, 개별 링크 요소의 복잡한 정렬 없이 조인트 베어링의 간단한 조립, 베어링 프리텐션의 단순한 조정, 구성요소의 자체 정렬, 특히 샤프트에 회전 가능하게 장착된 링크 요소의 자체 정렬, 반경 방향으로의 시스템의 우수한 강성 및 축 방향으로의 충분한 강성을 가능하게 한다. 또한, 조인트 베어링은 유지 보수가 필요 없도록 구성될 수 있으며, 전체 서비스 수명 동안 일정한 베어링 프리텐션이 유지된다.

본 발명에 따른 조인트 베어링을 사용하면, 반경 방향으로는 최소한의 매우 작은 베어링 유격이 발생하고, 축 방향으로는 베어링 유격이 발생하지 않는다. 예를 들어, 반경 방향 유격도 방지되어야 하는 경우, 회전 가능하게 장착된 링크 요소를 장착하기 위해 스큐 롤링 베어링(skew rolling bearing)이 마련될 수 있다.

도 2 내지 5에 따른 대칭 및 대체로 대칭인 실시예에 따르면, 링크 요소는 균형적인 힘에 의해 샤프트에 대칭적으로 정렬될 수 있다.

Claims

베이스(2)와, 상기 베이스(2)를 중심으로 피봇할 수 있는 적어도 하나의 로봇 암(3, 4)과, 상기 베이스(2)에 마련되어 상기 적어도 하나의 로봇 암(3, 4)이 상기 베이스(2)에 대해 피봇 구동되도록 연결하는 제1 4절 링키지(9, 11)를 갖는 로봇으로서,
상기 제1 4절 링키지(9, 11)는 크랭크, 커플러 링크(13, 17) 및 로커 암(14, 18)을 형성하는 복수의 링크 요소들을 포함하고, 각각 조인트 베어링을 통해 상기 크랭크는 상기 커플러 링크(13, 17)에 연결되고 상기 커플러 링크(13, 17)는 로커 암(14, 18)에 연결되며,
상기 조인트 베어링 중 적어도 하나는:
샤프트(21); 및
2개의 축 방향 베어링들(axial bearings, 22, 23, 43, 44, 45, 46, 54, 55, 63, 64, 69) 사이의 상기 샤프트(21) 상에 회전 가능하게 장착된 상기 복수의 링크 요소들 중 적어도 하나의 링크 요소(24, 35, 36, 37, 38, 59, 60);를 포함하며,
상기 축 방향 베어링들에 축 방향 프리텐셔닝력(axial pretensioning force)을 가하는 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소(resiliently compressible pretensioning element, 33, 49, 52, 53, 56, 57, 65, 66)가 마련되는, 로봇.
제1항에 있어서,
축 방향으로 조정 불가능한 정지부들(stops)이 상기 샤프트(21)의 각 축 방향 단부에 마련되는, 로봇.
제2항에 있어서,
상기 축 방향 베어링들(22, 23, 43, 44, 45, 46, 54, 55, 63, 64, 69) 중 적어도 하나는 상기 정지부들 중 하나에, 스페이서 슬리브(spacer sleeve, 47, 48, 58, 67, 68)에, 및/또는 상기 프리텐셔닝 요소(33, 49, 52, 53, 56, 57, 65, 66)에 축 방향으로 인접하는, 로봇.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 정지부들 중 적어도 하나는 상기 샤프트에 부착된 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27) 또는 상기 샤프트(21)의 숄더에 의해 형성되는, 로봇.
제1항에 있어서,
상기 프리텐셔닝 요소(33, 49, 52, 53, 56, 57, 65, 66)는 나선형 압축 스프링(helical compression spring), 디스크 스프링(disk spring), 핑거 스프링 와셔(finger spring washer), 탄성 O-링(elastic O-ring)인, 로봇.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 스페이서 슬리브(47, 48, 58, 67, 68)는 상기 샤프트(21)의 상기 프리텐셔닝 요소(33, 49, 52, 53, 56, 57, 65, 66)에 축 방향으로 인접하게 배치되는, 로봇.
제1항에 있어서,
회전 가능하게 장착된 복수의 링크 요소(35, 36, 37, 38, 59, 60)가 상기 샤프트(21)에 마련되는, 로봇.
제1항에 있어서,
상기 샤프트(21)는, 외부 링크 요소들(26, 27)가 미리 정의된 조정 불가능한 축 방향 위치에서 샹기 샤프트(21)에 연결되도록 상기 외부 링크 요소들(26, 27)가 부착되는 적어도 하나의 축 방향 단부에서 숄더(28, 29)를 포함하는, 로봇.
제8항에 있어서,
상기 샤프트(21)는 내부 샤프트(50) 및 상기 내부 샤프트(50)상으로 슬라이딩되는 중공 샤프트(51)를 포함하며,
상기 숄더(28, 29)는 상기 중공 샤프트(51)의 면측(face side)에 의해 형성되는, 로봇.
제1항에 있어서,
상기 조인트 베어링은 축 방향으로 대칭인, 로봇.
제1항에 있어서,
상기 샤프트(21)는 2개의 축 방향 외부 링크 요소들(26, 27) 사이에서 균일한 직경을 갖는, 로봇.
제1항에 있어서,
상기 로봇은 제2 4절 링키지(10, 12)를 포함하며, 상기 제2 4절 링키지(10, 12)는 크랭크, 링크(15, 19) 및 로커 암(16, 20)을 형성하는 제2 복수의 링크 요소들을 포함하고, 상기 제1 4절 링키지(9, 11)의 상기 로커 암(14, 18)은 상기 제2 4절 링키지(10 ,12)의 상기 크랭크에 대응하며,
상기 제1 4절 링키지(9, 11)의 상기 커플러 링크(13, 17), 상기 제2 4절 링키지(10, 12)의 상기 크랭크, 및 상기 제2 4절 링키지(10, 12)의 상기 링크(15, 19) 사이의 연결은 상기 조인트 베어링의 형태로 구성되는, 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제1 4절 링키지 또는 상기 제2 4절 링키지(9, 10, 11, 12)의 상기 크랭크, 커플러 링크(13, 15, 17, 19) 또는 로커 암(14, 16, 18, 20)은 회전 가능하게 장착된 상기 조인트 베어링의 적어도 하나의 링크 요소(24, 35, 36, 37, 38, 59, 60)에 의해 형성되는, 로봇.
베이스(2)와, 상기 베이스(2)를 중심으로 피봇할 수 있는 적어도 하나의 로봇 암(3, 4)과, 상기 베이스(2)에 마련되어 상기 적어도 하나의 로봇 암(3, 4)이 상기 베이스(2)에 대해 피봇 구동되도록 연결하는 제1 4절 링키지(9, 11)를 갖는 로봇용 조인트 베어링의 조립 방법으로서,
상기 제1 4절 링키지(9, 11)는 크랭크, 커플러 링크(13, 17) 및 로커 암(14, 18)을 형성하는 복수의 링크 요소들을 포함하며, 각각 조인트 베어링을 통해 상기 크랭크는 상기 커플러 링크(13, 17)에 연결되고, 상기 커플러 링크(13, 17)는 로커 암(14, 18)에 연결되며,
상기 조인트 베어링 중 적어도 하나는:
샤프트(21)를 마련하고,
축 방향 베어링들(22, 23, 43, 44, 45, 46, 54, 55, 63, 64, 69), 회전 가능하게 장착된 복수의 링크 요소들 중 적어도 하나의 링크 요소(24, 35, 36, 37, 38, 59, 60), 및 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소(33, 49, 52, 53, 56, 57, 65, 66)를 상기 샤프트(21) 상으로 슬라이딩시키고,
상기 축 방향 베어링들(22, 23, 43, 44, 45, 46, 54, 55, 63, 64, 69), 회전 가능하게 장착된 상기 링크 요소(24, 35, 36, 37, 38, 59, 60), 및 상기 탄성 압축성 프리텐셔닝 요소(33, 49, 52, 53, 56, 57, 65, 66)가 자유롭게 변위 가능하도록 마련되는 축 방향 영역이 미리 결정된 조정 불가능한 길이로 한정되도록, 상기 샤프트(21)에 축 방향 정지부(axial stop)를 부착하는 것을 포함하여 조립되는, 방법.
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