KR102616086B1 - 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇 - Google Patents

플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇 Download PDF

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KR102616086B1
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Abstract

대상체의 용접을 수행하는 토치부;
일측이 상기 토치부와 연결되고, 복수개의 링크관절부가 고정핀을 통하여 결합 연결되어서 각각의 링크관절부가 상기 고정핀을 기준으로 설정된 각도로 스윙되어 곡률이 변경될 수 있는 관절부;
상기 관절부의 측면에 배치되어 일방향 또는 타방향 이동되어 상기 관절부에 장력을 조절된 장력을 가하는 장력조절밸트; 및
상기 관절부의 타측에서 상기 장력조절밸트와 외측면이 맞닿도록 형성되어서 회전을 통하여 상기 장력조절밸트를 일방향 또는 타방향으로 이동시켜 상기 관절부에 가해지는 장력을 제어하여 상기 관절부의 곡률을 변경하는 곡률변경회전부
를 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇이 개시된다.

Description

플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇{Welding robot including flexible joint}
본 기술은 용접로봇에 관한 것이다.
특히 토치부를 설정된 각도로 스윙될 수 있는 복수의 링크관절부를 포함하는 관절부를 포함하도록 형성하여서 관절부의 곡률에 따라서 협소한 구역까지도 문제없이 용접할 수 있는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇에 관한 것이다.
국내 등록특허 등록번호 "10-1635901"에는 "내로우 갭 자동용접로봇"이 개시되어 있다.
또한, 국내 공개특허 출원번호 "10-2009-0099939"에는 "포터블 용접로봇의 5축 구조"이 개시되어 있다.
용접은 작업자의 숙련도에 따라서 그 정도가 달라지기는 하지만, 작업량 또는 안전상의 문제에 따라서 용접로봇을 활용하기도 한다.
도 1a와 도 1b는 종래의 용접로봇을 도시한 것이다.
도 1a에서 도시된 바와 같이 용접로봇은 크게 토치부와 암부로 구분될 수 있다.
종래의 용접로봇은 토치부와 암부 사이에 조인트 등을 연결하여 토치부가 암부에 고정되되 어느 정도의 자유도가 부여되어 협소한 공간을 자동으로 용접하도록 형성되었다.
그러나 아주 협소한 위치에서는 용접로봇의 토치부와 암부 사이에 부여된 자유도에도 불구하고 암부가 플렉시블하고 변형되지 못하므로, 벽 등에 용접로봇의 암부 또는 토치부 등이 부딪히는 문제점이 발생하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 용접로봇이 고정적으로 배치된 위치를 작업자가 수동적으로 변경시켜야 하는 방식으로 해결하였다.
그러나 위와 같은 해결방식은 임시방편에 불가하며 더군다나 가볍지 않은 무게를 가지는 용접로봇의 위치의 변경을 위하여 작업자의 노동이 소요되는 문제점이 추가로 발생되었다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 1b에 도시된 것처럼 용접로봇의 암부를 플렉시블한 재질로 형성하였다.
그러나 용접로봇의 암부를 플렉시블한 재질로 형성하면 비록 토치부의 각도를 조절할 수 있을지언정, 수동으로 작업자가 일일이 협소한 장소에 맞추어 암부의 각도를 수동으로 변경해야 하는 불편함이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여는 토치부와 암부 사이에 연결된 조인트 등의 연결이 생략되어 자유로운 움직임이 더 이상 부여되지 않되, 암부가 곡률을 가지고 형성되며 그 곡률이 자동으로 변경될 수 있으면 된다.
즉, 용접로봇의 암부가 플레시블하게 변형되는 관절부로 대체된다면 전술한 문제점이 해결될 수 있다.
이에 위와 같은 해결수단이 적용되어 협소한 장소에서도 벽에 부딪히는 문제없이 용접을 수행하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇이 필요한 실정이다.
국내 등록특허 등록번호 "10-1635901" "내로우 갭 자동용접로봇"이 개시되어 있다. 국내 공개특허 출원번호 "10-2009-0099939" "포터블 용접로봇의 5축 구조"
본 발명은 협소한 공간에서도 벽 등에 부딪히지 않으면서 용접을 수행할 수 있는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 종래의 용접로봇과 다르게 암부가 플렉시블한 관절부로 변경되고, 관절부는 제어된 움직임을 통하여 곡률이 변경되도록 구성하여서 협소한 장소에서도 문제없이 용접을 수행할 수 있는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 의한 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은 대상체의 용접을 수행하는 토치부; 일측이 상기 토치부와 연결되고, 복수개의 링크관절부가 고정핀을 통하여 결합 연결되어서 각각의 링크관절부가 상기 고정핀을 기준으로 설정된 각도로 스윙되어 곡률이 변경될 수 있는 관절부; 상기 관절부의 측면에 배치되어 일방향 또는 타방향 이동되어 상기 관절부에 장력을 조절된 장력을 가하는 장력조절밸트; 및 상기 관절부의 타측에서 상기 장력조절밸트와 외측면이 맞닿도록 형성되어서 회전을 통하여 상기 장력조절밸트를 일방향 또는 타방향으로 이동시켜 상기 관절부에 가해지는 장력을 제어하여 상기 관절부의 곡률을 변경하는 곡률변경회전부를 포함한다.
여기서, 관절부의 복수개의 링크관절부 각각에는, 일측과 타측의 대칭되는 위치에 링크관절부를 관통하는 연통홀이 형성되고, 어느 하나의 링크관절부의 일측에 형성된 연통홀이 다른 하나의 링크관절부의 타측에 형성된 연통홀과 상기 연통홀이 적어도 폐쇄되지 않도록 배치된 후 고정핀이 결합되는 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 관절부의 복수개의 링크관절부 각각에는 양측으로 돌출된 형상의 가이드플랜지부가 형성되고, 상기 장력조절밸트는, 상기 가이드플랜지부에 설치되어 상기 곡률변경회전부의 제어된 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 가이드 되며 이동되어 상기 관절부의 곡률을 변경하는 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 곡률변경회전부에는 외주 둘레에는 나사산이 형성되어 있고, 상기 장력조절밸트에는 상기 곡률변경회전부의 나사산과 치합될 수 있는 나사산이 형성되어서 상기 곡률변경회전부의 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은, 일측에 연통홀이 형성되고 중앙에 상기 연통홀보다 직경이 크게 형성된 삽입홀이 형성되며, 타측 외측면에는 상기 장력조절밸트가 둘러싸며 배치되도록 하되 상기 곡률변경회전부의 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있는 이동고정부가 형성된 관절고정체를 포함하며, 상기 복수개의 링크관절부 중 가장 타측에 배치된 링크관절부의 타측의 연통홀과 상기 관절고정체의 일측에 형성된 연통홀은 상호 연통홀이 폐쇄되지 않은 채 고정핀이 삽입되어 고정되고, 상기 삽입홀에는 곡률변경회전부가 회전 가능하도록 삽입되는 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 곡률변경회전부는, 곡률변경모터와 곡률변경풀리를 포함하여 구성되며, 상기 곡률변경풀리는 상기 장력조절밸트와 맞닿도록 배치되고, 상기 곡률변경모터는 상기 장력조절밸트와 맞닿지 않되 상기 곡률변경풀리와 이격되어 배치되되, 곡률변경풀리와 밸트를 통하여 연결되는 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 삽입홀에는 상기 곡률변경풀리가 삽입되어 회전 가능하도록 고정되는 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은 적어도 일측면과 타측면이 플랫한 형상으로 형성된 플랫면과 상기 플랫면에서 일방향으로 연장된 연장부가 형성된 고정체를 포함하며, 상기 고정체의 플랫면의 일측면에는 상기 곡률변경풀리가 회전 가능하도록 삽입된 관절고정체가 연결되고, 상기 연장부에는 상기 곡률변경모터가 고정되는 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 고정체의 플랫면의 타측면에는 설정된 범위를 회전하여 상기 고정체를 회전시키는 관절회동부와 연결된 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은 상기 관절부에 설치되어 상기 관절부가 장애물에 부딪히는지를 센싱하는 센서부; 상기 센서부, 상기 곡률변경모터, 및 상기 관절회동부와 연결된 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 기설정된 제어값을 통하여 상기 센서부에 의하여 상기 관절부에 장애물이 맞닿는 신호를 수신 받으면, 상기 곡률변경모터가 설정된 각도로 회전되도록 하는 제1신호와, 상기 관절회동부가 설정된 각도로 회전하도록 하는 제2신호를 출력하는 것을 특징으로 포함한다.
여기서, 장력조절밸트는, 일측 끝단과 타측 끝단이 상기 토치부의 측면에 이동되지 못하도록 고정되고, 상기 관절부의 양측면과 상기 관절고정체의 양측면을 둘러싸며 배치되되 상기 곡률변경풀리의 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있도록 설치된 것을 특징으로 포함한다.
전술한 구성을 통하여 형성되는 본 발명의 일실시예에 의한 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은 협소한 공간 또는 복잡한 공간에서도 벽 등에 부딪히지 않으면서 용접을 수행할 수 있다.
또한, 전술한 구성을 통하여 형성되는 본 발명의 일실시예에 의한 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은 곡률이 제어된 곡률로 변경될 수 있는 관절부를 포함하도록 구성되어서 협소한 장소 또는 복잡한 공간에서도 문제없이 용접을 수행할 수 있다.
도 1a, 1b는 종래의 용접로봇을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇을 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇의 관절부에 제1장력이 가해진 경우와 도 3b는 본 발명의 일실시예 의한 용접로봇의 관절부에 제2장력이 가해진 경우를 도시한 것이며, 도 3c는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇의 관절회동부가 동작한 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 링크관절부를 확대 도시한 도이다.
도 5는 본 발명의 관절고정체와 고정체 등을 확대 도시한 도이다.
이하, 본 발명의 일실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 링크관절부(110)를 확대 도시한 도이다.
본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 토치부(10), 관절부(100), 장력조절밸트(200), 곡률변경회전부(300)를 포함하여 구성된다.
토치부(10)는 일측 끝단에 토치가 형성되어 있으며 용접의 대상이 되는 대상체와 맞닿는 경우, 용접을 수행할 수 있다.
토치부(10)는 설정된 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
토치부(10)의 타측 끝단은 관절부(100)와 연결되며, 토치부(10)는 관절부(100)의 스윙에 따라 함께 이동된다.
토치부(10)의 타측 끝단은 연통홀(115)이 형성될 수 있으며, 이는 후술할 관절부(100)의 링크관절부(110)가 상호 연결되는 것과 유사한 형태로 연결될 수 있다. 자세한 내용은 후술하도록 하겠다.
관절부(100)는 복수개의 링크관절부(110)와 고정핀(130)을 포함하도록 구성되며, 일측이 토치부(10)와 연결될 수 있다.
관절부(100)는 링크관절부(110)가 고정핀(130)을 기준으로 설정된 각도로 스윙될 수 있다.
이러한 관절부(100)의 움직임은 후술할 장력조절밸트(200)에 의해서 구현될 수 있다.
링크관절부(110)는 일예시적으로 사출을 통하여 형성될 수 있다.
링크관절부(110)는 일측과 타측의 대칭되는 위치에 연통홀(115)이 형성될 수 있다.
링크관절부(110)는 복수개로 구성되며, 어느 하나의 링크관절부(110)의 타측에 형성된 연통홀(115)은 다른 하나의 링크관절부(110)의 일측에 형성된 연통홀(115)과 연통되도록 배치된다.
즉, 어느 하나의 링크관절부(110)의 타측에 형성된 연통홀(115)과 다른 하나의 링크관절부(110)의 일측에 형성된 연통홀(115)은 적어도 연통홀(115)이 폐쇄되지 않도록 배치되며, 이렇게 폐쇄되지 않도록 배치된 연통홀(115)에는 고정핀(130)이 삽입된다.
이렇게 복수개의 링크관절부(110)들이 각각 연통홀(115)에 고정핀(130)이 삽입되어 관절부(100)를 구성할 수 있다.
여기서, 관절부(100)와 토치부(10)도 동일하게 연결될 수 있다.
즉, 토치부(10)의 타측에는 연통홀(115)이 형성되고, 토치부(10)의 연통홀(115)과 토치부(10)와 연결되도록 배치된 링크관절부(110)의 일측의 연통홀(115)이 상호 폐쇄되지 않도록 배치된 후 이러한 연통홀(115)에 고정핀(130)이 삽입되는 형태로 연결될 수 있다.
또한, 관절부(100)의 복수개의 링크관절부(110) 각각에는 양측으로 돌출된 형상의 가이드플랜지부(116)가 형성된다.
각각의 가이드플랜지부(116)에는 홀이 형성되며 이 홀에는 장력조절밸트(200)가 관통되며 설치될 수 있다.
장력조절밸트(200)는 관절부(100)의 측면에 배치된다.
즉, 장력조절밸트(200)는 관절부(100)의 양측면에 배치되는데, 정확하게는 가이드플랜지부(116)에 형성된 홀을 관통하며 설치될 수 있다.
따라서 장력조절밸트(200)는 가이드플랜지부(116)에 의하여 가이드되며 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있다.
이러한 장력조절밸트(200)는 후술할 곡률변경회전부(300)의 제어된 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 이동되어 관절부(100)에 인가되는 제어된 장력을 조절할 수 있다.
장력조절밸트(200)는 내측면에 나사산(210)이 형성되어 있다.
따라서 곡률변경회전부(300)의 외주에 형성된 나사산과 치합되어 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있다.
장력조절밸트(200)를 통하여 관절부(100)의 곡률은 변경될 수 있다.
곡률변경회전부(300)는 관절부(100)의 타측에 배치된다.
곡률변경회전부(300)는 관절부(100)의 타측에서 장력조절밸트(200)와 외측면이 맞닿도록 형성될 수 있다.
따라서 곡률변경회전부(300)의 제어된 회전에 따라 장력조절밸트(200)는 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있다.
이렇게 제어된 곡률변경회전부(300)의 제어된 회전에 따라 장력조절밸트(200)는 제어된 장력을 관절부(100)에 가하여 관절부(100)의 곡률을 변경시킬 수 있다.
곡률변경회전부(300)는 외주에 나사산이 형성된다.
곡률변경회전부(300)의 외주에 형성된 나사산은 장력조절밸트(200)의 나사산(210)과 치합되어 장력조절밸트(200)의 일방향 또는 타방향이 가능하다.
제어된 회전을 수행하는 곡률변경회전부(300)는 곡률변경모터(320), 곡률변경풀리(310) 및 밸트를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 곡률변경회전부(300)는 후술할 관절고정체(400)에 회전 가능하도록 삽입되는 곡률변경풀리(310)와 곡률변경풀리(310)와 이격되어 배치되는 곡률변경모터(320) 및 곡률변경모터(320)의 회전을 곡률변경풀리(310)에 전달하는 밸트를 포함하도록 구성될 수 있다.
전술한 내용에서 곡률변경회전부(300)와 장력조절밸트(200)가 맞닿는 것은 정확하게는 곡률변경풀리(310)와 장력조절밸트(200)가 맞닿는 것이다.
즉, 곡률변경모터(320)가 제어된 회전을 수행하면 곡률변경풀리(310)는 밸트를 통하여 제어된 회전에 따라 수행을 하게 된다.
이러한 제어된 곡률변경풀리(310)의 회전은 다시 곡률변경풀리(310)와 맞닿는 장력조절밸트(200)에 전해져서 최종적으로 장력조절밸트(200)가 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있다.
즉, 위와 같은 동작을 통하여 장력조절밸트(200)의 이동에 따라 관절부(100)의 일측면과 타측면에 각각 가해지는 장력이 변경되게 되어 관절부(100)의 곡률이 변경될 수 있다.
여기서, 곡률변경모터(320)와 곡률변경풀리(310)에는 각각 나사산이 형성되어 있고, 이 둘을 연결하는 밸트에도 나사산이 형성되어 정확하게 곡률변경모터(320)의 회전이 곡률변경풀리(310)로 전달될 수 있다.
도 5는 본 발명의 관절고정체(400)와 고정체(500) 등을 확대 도시한 도이다.
곡률변경풀리(310)는 관절고정체(400)에 삽입되어 회전 가능하도록 지지될 수 있다.
관절고정체(400)는 링크관절부(110)와 연결되며 곡률변경풀리(310)를 회전 가능하도록 지지한다.
관절고정체(400)는 연통홀(115)과 삽입홀이 형성될 수 있다.
관절고정체(400)는 일측에 연통홀(115)이 형성되고, 중앙에 연통홀(115)보다 직경이 크게 형성된 삽입홀이 형성된다. 또한, 타측에는 장력조절밸트(200)가 일방향 또는 타방향으로 이동되도록 설치될 수 있다.
관절고정체(400)의 연통홀(115), 삽입홀, 장력조절밸트(200)와의 관계를 순서대로 설명하자면, 연통홀(115)은 가장 타측에 배치되는 링크관절부(110)의 타측에 형성된 연통홀(115)과 연통홀(115)이 적어도 폐쇄되지 않도록 배치되며, 이렇게 배치된 연통홀(115)에 고정핀(130)이 삽입될 수 있다.
관절고정체(400)의 삽입홀에는 곡률변경풀리(310)가 회전 가능하도록 삽입될 수 있다.
곡률변경풀리(310)의 외측면에는 나사산이 형성되며 이 나사산은 장력조절밸트(200)와 치합되어야 하는바, 관절고정체(400)의 삽입홀이 형성된 측면은 오픈된 형태로 형성된다.
관절고정체(400)의 타측 외측면에는 장력조절밸트(200)가 둘러싸도록 배치될 수 있다.
장력조절밸트(200)는 일측 끝단이 토치부(10)의 어느 측면에 고정되고, 나머지는 링크관절부(110)의 가이드플랜지부(116)의 홀을 일측부터 타측까지 순차적으로 관통한 후, 관절고정체(400)의 타측 외측면을 일측에서 타측으로 둘러싸며 다시 링크관절부(110)의 가이드플랜지부(116)의 홀을 타측부터 일측까지 순차적으로 관통한 후 토치부(10)의 다른 측면에 고정될 수 있다.
토치부(10)는 고정플레이트가 양측에 설치되어 장력조절밸트(200)를 고정할 수 있다.
관절고정체(400)의 타측 외측면은 장력조절밸트(200)가 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있도록 설치된다.
따라서 장력조절밸트(200)는 전술한 곡률변경모터(320)의 회전에 따라 회전하는 곡률변경풀리(310)에 의하여 일방향 또는 타방향으로 관절고정체(400)를 둘러싸며 이동되고, 이를 통하여 관절부(100)의 곡률은 변경될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 플렉시블 관절부(100)를 포함하는 용접로봇은 고정체(500)를 포함한다.
고정체(500)는 플랫면(510)과 연결부를 포함하여 구성된다.
고정체(500)는 일측이 관절고정체(400)와 연결되고, 타측은 후술할 관절회동부(600)와 연결된다.
고정체(500)의 플랫면(510)의 일측면은 관절고정체(400)의 타측면과 연결된다.
고정체(500)의 연장부(520)는 플랫면(510)에서 일방향으로 연장되어 형성된다.
고정체(500)의 연장부(520)는 전술한 곡률변경모터(320)가 고정되어 설치될 수 있다.
즉, 고정체(500)의 플랫면(510)에는 관절고정체(400)가 연결되는 바, 관절부(100), 토치부(10), 장력조절밸트(200), 곡률변경풀리(310) 등이 연결되어 고정되고, 곡률변경풀리(310)와 이격되어 배치되는 곡률변경모터(320)도 고정될 수 있다.
따라서 고정체(500)과 회전된다면 전술한 모든 구성이 회전될 수 있다.
고정체(500)의 타측면, 즉, 고정체(500)의 플랫면(510)의 타측면에는 관절회동부(600)가 연결된다.
관절회동부(600)는 고정체(500)의 플랫면(510)의 타측면과 연결되고, 여기서, 연장부(520)는 관절회동부(600)에서 일방향으로 연장되어 관찰될 수 있으나, 플랫면(510)과 연결되어 있는 바, 관절회동부(600)가 회전시 고정체(500)는 회전한다.
관절회동부(600)는 관절회동풀리(610), 관절회동모터(620) 및 밸트를 포함하여 형성될 수 있다.
관절회동풀리(610)는 설정된 면적을 가지고 관절회동풀리(610)와 관절회동모터(620)는 이격되어 배치되며 관절회동모터(620)와 관절회동풀리(610)는 밸트를 통하여 연결된다.
여기서, 관절회동모터(620)와 관절회동풀리(610)에는 각각 나사산이 형성되고 밸트가 이 나사산과 치합되어 연결될 수 있다.
관절회동풀리(610)는 고정체(500)의 플랫면(510)의 타측면은 관절회동풀리(610)와 맞닿으며 연결될 수 있다.
따라서 관절회동풀리(610)는 관절회동모터(620)에 의하여 제어된 회전을 전달받고, 제어된 회전을 통하여 고정체(500)를 회전시킬 수 있다.
이와 같은 회전을 통하여 관절부(100)는 장력조절밸트(200)에 의해서 곡률이 변경될 뿐만 아니라 회전될 수 있으므로, 협소한 공간에서 벽에 부딪히지 않고 용접을 수행할 수 있다.
여기서, 곡률변경모터(320), 관절회동모터(620)는 스텝모터 또는 서보모터일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 플렉시블 관절부(100)를 포함하는 용접로봇은 센서부 및 제어부를 포함할 수 있다.
센서부는 관절부(100) 또는 토치부(10) 외측면에 설치될 수 있다.
제어부는 센서부, 곡률변경모터(320), 관절회동모터(620)와 연결될 수 있다.
제어부는 센서부의 신호에 따라 관절부(100)가 장애물에 부딪히는지를 파악하고, 제1신호와 제2신호를 통하여 곡률변경모터(320), 관절회동모터(620)를 제어한다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇의 관절부(100)에 제1장력이 가해진 경우와 도 3b는 본 발명의 일실시예 의한 용접로봇의 관절부(100)에 제2장력이 가해진 경우를 도시한 것이며, 도 3c는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇의 관절회동부(600)가 동작한 상태를 도시한 것이다.
도 3a, 3b, 3c를 통하여 위와 같은 내용을 설명하도록 하겠다.
센서부는 관절부(100) 또는 토치부(10)의 외측면에 설치되어 관절부(100) 또는 토치부(10)가 장애물에 부딪히는지를 센싱한다.
이에 따라 제어부는 제1신호, 제2신호를 각각 곡률변경모터(320), 관절회동모터(620)에 출력한다.
제어부에는 기설정된 값이 저장되어 센서부의 신호에 따라 제1신호와 제2신호를 출력한다.
도 3a는 제어부가 제1신호를 출력하여 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇의 관절부(100)에 제1장력이 가해진 것을 확인할 수 있다.
제어부의 제1신호에 따라 곡률변경모터(320)가 도 3a를 기준으로 반시계방향으로 회전한다. 따라서 곡률변경풀리(310)도 도 3a를 기준으로 반시계방향으로 회전하여 장력조절밸트(200)가 타방향으로 이동된다.
도 3a를 기준으로 살펴보면, 관절부(100)는 평면도를 기준으로 상측으로 더욱 벤딩된 것을 확인할 수 있을 것이다.
도 3b는 제어부가 또 다른 제1신호를 출력하여 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇의 관절부(100)에 제2장력이 가해진 것을 확인할 수 있다.
제어부의 제1신호에 따라 곡률변경모터(320)가 도 3b를 기준으로 시계방향으로 회전한다. 따라서 곡률변경풀리(310)도 도 3b를 기준으로 시계방향으로 회전하여 장력조절밸트(200)가 일방향으로 이동된다.
도 3a를 기준으로 살펴보면, 제2장력이 인가된 경우, 관절부(100)는 평면도를 기준으로 상측으로 제1장력이 인가되었을 때 기준으로 더욱 유하게 벤딩된 것을 확인할 수 있을 것이다.
도 3c에서는 제어부가 관절회동모터(620)에 제2신호를 출력하였을 때의 동작을 확인할 수 있다. 여기서, 관절부(100)의 타측면이 관찰되는 방향으로 회전하는 경우를 시계방향이라고 한다면 관절회동모터(620)가 시계방향으로 회전하면 이에 연결된 관절회동풀리(610)도 시계방향으로 회전하고, 연결체도 시계방향으로 회전됨을 확인할 수 있다.
위와 같은 회전을 통하여 본 발명의 일실시예에 의한 플렉시블 관절부(100)를 포함하는 용접로봇의 토치부(10), 관절부(100)의 각각의 벤딩되는 방향이 변경됨을 확인할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 토치부 100 : 관절부
110 : 링크관절부 115 : 연통홀
116 : 가이드플랜지부 130 : 고정핀
200 : 장력조절밸트
210 : (장력조절밸트의) 나사산
300 : 곡률변경회전부
310 : 곡률변경풀리 320 : 곡률변경모터
400 : 관절고정체 500 : 고정체
510 : 플랫면 520 : 연장부
600 : 관절회동부 610 : 관절회동풀리
620 : 관절회동모터

Claims (11)

  1. 대상체의 용접을 수행하는 토치부;
    일측이 상기 토치부와 연결되고, 복수개의 링크관절부가 고정핀을 통하여 결합 연결되어서 각각의 링크관절부가 상기 고정핀을 기준으로 설정된 각도로 스윙되어 곡률이 변경될 수 있는 관절부;
    상기 관절부의 측면에 배치되어 일방향 또는 타방향 이동되어 상기 관절부에 장력을 조절된 장력을 가하는 장력조절밸트; 및
    상기 관절부의 타측에서 상기 장력조절밸트와 외측면이 맞닿도록 형성되어서 회전을 통하여 상기 장력조절밸트를 일방향 또는 타방향으로 이동시켜 상기 관절부에 가해지는 장력을 제어하여 상기 관절부의 곡률을 변경하는 곡률변경회전부를 포함하되,
    상기 관절부의 복수개의 링크관절부 각각에는 양측으로 돌출된 형상의 가이드플랜지부가 형성되고, 상기 장력조절밸트는, 상기 가이드플랜지부에 설치되어 상기 곡률변경회전부의 제어된 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 가이드 되며 이동되어 상기 관절부의 곡률을 변경하며,
    상기 곡률변경회전부에는 외주 둘레에는 나사산이 형성되어 있고, 상기 장력조절밸트에는 상기 곡률변경회전부의 나사산과 치합될 수 있는 나사산이 형성되어서 상기 곡률변경회전부의 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관절부의 복수개의 링크관절부 각각에는,
    일측과 타측의 대칭되는 위치에 링크관절부를 관통하는 연통홀이 형성되고,
    어느 하나의 링크관절부의 일측에 형성된 연통홀이 다른 하나의 링크관절부의 타측에 형성된 연통홀과 상기 연통홀이 적어도 폐쇄되지 않도록 배치된 후 고정핀이 결합되는 것
    을 특징으로 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은,
    일측에 연통홀이 형성되고 중앙에 상기 연통홀보다 직경이 크게 형성된 삽입홀이 형성되며, 타측 외측면에는 상기 장력조절밸트가 둘러싸며 배치되도록 하되 상기 곡률변경회전부의 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있는 이동고정부가 형성된 관절고정체를 포함하며,
    상기 복수개의 링크관절부 중 가장 타측에 배치된 링크관절부의 타측의 연통홀과 상기 관절고정체의 일측에 형성된 연통홀은 상호 연통홀이 폐쇄되지 않은 채 고정핀이 삽입되어 고정되고,
    상기 삽입홀에는 곡률변경회전부가 회전 가능하도록 삽입되는 것
    을 특징으로 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 곡률변경회전부는,
    곡률변경모터와 곡률변경풀리를 포함하여 구성되며,
    상기 곡률변경풀리는 상기 장력조절밸트와 맞닿도록 배치되고,
    상기 곡률변경모터는 상기 장력조절밸트와 맞닿지 않되 상기 곡률변경풀리와 이격되어 배치되되, 곡률변경풀리와 밸트를 통하여 연결되는 것
    을 특징으로 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 삽입홀에는 상기 곡률변경풀리가 삽입되어 회전 가능하도록 고정되는 것
    을 특징으로 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은
    적어도 일측면과 타측면이 플랫한 형상으로 형성된 플랫면과 상기 플랫면에서 일방향으로 연장된 연장부가 형성된 고정체를 포함하며,
    상기 고정체의 플랫면의 일측면에는 상기 곡률변경풀리가 회전 가능하도록 삽입된 관절고정체가 연결되고,
    상기 연장부에는 상기 곡률변경모터가 고정되는 것
    을 특징으로 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    고정체의 플랫면의 타측면에는
    설정된 범위를 회전하여 상기 고정체를 회전시키는 관절회동부와 연결된 것
    을 특징으로 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇은
    상기 관절부에 설치되어 상기 관절부가 장애물에 부딪히는지를 센싱하는 센서부;
    상기 센서부, 상기 곡률변경모터, 및 상기 관절회동부와 연결된 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제어부는 기설정된 제어값을 통하여 상기 센서부에 의하여 상기 관절부에 장애물이 맞닿는 신호를 수신 받으면, 상기 곡률변경모터가 설정된 각도로 회전되도록 하는 제1신호와, 상기 관절회동부가 설정된 각도로 회전하도록 하는 제2신호를 출력하는 것
    을 특징으로 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 장력조절밸트는,
    일측 끝단과 타측 끝단이 상기 토치부의 측면에 이동되지 못하도록 고정되고,
    상기 관절부의 양측면과 상기 관절고정체의 양측면을 둘러싸며 배치되되 상기 곡률변경풀리의 회전에 따라 일방향 또는 타방향으로 이동될 수 있도록 설치된 것
    을 특징으로 포함하는 플렉시블 관절부를 포함하는 용접로봇.
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