KR19980052675A - 산업용 로봇의 회전관절부 배선처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1링크가 회전할 때 케이블의 움직임을 최소화 하여 케이블의 조기파손을 방지하고, 제1링크의 회전각도를 크게 하면서 케이블의 총길이를 감소시키며, 또한 케이블보호튜브간의 간섭방지 및 제1링크의 회전에 따른 케이블의 회전경로를 보장케 하는 산업용 로봇의 회전관절부 배선처리장치에 관한 것으로, 케이블과, 상기한 케이블이 통과하는 제1링크와, 상기한 제1링크와 결합하여 수납공간을 형성하므로써 케이블을 수납하는 제2링크와, 제2링크의 면상에 반지름(r₁)을 따라서 형성되는 제1케이블가이드와, 제2링크의 면상에 반지름(r₂)을 따라서 형성되는 제2케이블가이드로 구성되어 있다.

Description

산업용 로봇의 회전관절부 배선처리장치

본 발명은 산업용 로봇의 회전관절부 배선처리장치에 관한 것으로, 특히 로봇의 아암이 회전시에 회전각도를 크게 하면서 케이블의 손상을 줄이고, 케이블이 원활하게 움직이도록 한 배선처리장치에 관한 것이다.

최근에, 공장자동화와 더불어 로봇의 사용이 증가되고 있기 때문에, 로봇의 요소기술 및 기능·외관은 매우 중요시되고 있다. 로봇은 회전운동을 하는 회전관절부로 주로 구성되어 있어서, 로봇의 아암이 회전시에 회전관절부 상에서의 원활한 배선처리는 요소기술 및 기능과 더불어 중요한 기술중에 하나이다.

도 1 및 도 2는 종래의 기술을 표시한 것으로 도면에 표시되어 있는 바와 같이, 각 아암의 케이블(5)은 케이블보호튜브(11)에 감싸여 제1링크(1)의 케이블홀(6)을 통하여 제2링크(2)의 수납공간(9)으로 들어오게 되고, 이때 케이블(5)은 제1케이블클램퍼(7)에 의해 제1링크(1)에 고정된다. 제2링크(2)에 들어온 케이블(5)은 제1링크의 케이블안내홈(12)에 적당한 각도만큼 감기게 된 후 같은 반지름 상에서 하방향으로 제2링크의 케이블안내홈(13)을 따라 다시 감기고, 제2케이블클래퍼(8)에 고정되어 케이블케이스(10)쪽으로 나가게 된다.

상기한 바와 같은 구성에 의해 제2링크(2)에 고정된 모우터(3)가 구동하게 되면, 감속기(4)가 구동하고, 상기한 감속기(4)에 의해 감속된 출력은 제1링크(1)를 회전시키게 된다. 제1링크(1)가 +방향으로 설정된 각도만큼 회전하면, 케이블(5)의 B'점은 r₁상에서 제1링크의 케이블안내홈(12)과 제2링크의 케이블안내홈(13)을 따라 +방향으로 설정각의 반만큼 회전하게 된다. 이와는 반대로, 제1링크(1)가 -방향으로 회전하게 되면, 케이블(5)상의 B'점은 -방향으로 설정각의 반만큼 회전하게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 기술에 의하면, 제1링크(1)가 회전할 때 B'점의 회전각도는 A'점의 회전각도의 반이 되므로, 이에 따라 제1링크(1)의 회전각에 한계가 발생되고, 케이블(5)의 움직임이 많게 되어 케이블(5)이 조기파손된다는 문제점이 있다.

또한, 제1링크의 회전각도를 크게 하려면 케이블(5)의 수납공간(9)내의 총길이가 길어지게 되고, 또 케이블(5)이 무거울 경우, 케이블(5)이 제1링크의 케이블안내홈(12)을 이탈하게 되어 케이블보호튜브(11)간의 간섭이 발생하게 되므로, 이에 따른 케이블(5)의 회전경로를 보장할 수 없게 되어 제1링크(1)의 회전시에 케이블(5)에 손상을 입히게 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점에 착안하여 제1링크가 회전할 때, 케이블의 움직임을 최소화하여 케이블의 조기파손을 방지하고, 제1링크의 회전각도를 크게 하면서 케이블의 총길이를 감소시키며, 또한 케이블보호튜브간의 간섭방지 케이블가이드에 의해 제1링크의 회전에 따른 케이블의 회전경로를 보전케 하는 회전관절부의 배선처리장치를 제공하는 것이다.

도 1은, 산업용 로봇의 배선장치의 종래의 기술에 대한 단면도이다.

도 2는, 도 1의 A'-A'선을 따른 단면도이다.

도 3은, 본 발명인 산업용 로봇의 배선장치의 단면도이다.

도 4는, 도 3의 A-A선을 따른 단면도이다.

도 5는, 도 3의 B부분에 대한 상세도이다.

도 6은, 본 발명의 r₁가이드의 상부덮개와, 하부덮개를 표시하는 횡단면도이다.

도 7은, 본 발명의 r₂가이드의 상부덮개와, 하부덮개를 표시하는 횡단면도이다.

도 8은, 본 발명의 케이블가이드의 상세도이다.

도 9는, 본 발명의 케이블가이드의 외형도이다.

도 10은, 본 발명의 케이블이 원둘레방향으로의 이동시에 케이블가이드의 운동을 표시하는 도면이다.

도 11(a)는, A점이 +방향(반시계방향)으로의 회전시의 케이블의 변화를 나타내는 횡단면도이다.

도 11(b)는, A점이 -방향(시계방향)으로의 회전시의 케이블의 변화를 나타내는 횡단면도이다.

*도면의주요부분에대한부호의설명*

(1) ----------------------------------- 제1링크,

(2) ----------------------------------- 제2링크,

(3) ------------------------------------ 모우터,

(4) ------------------------------------ 감속기,

(5) ------------------------------------ 케이블,

(6) --------------------------------- 케이블 홀,

(14) ----------------------------- 케이블지지대,

(15) ----------------------------- 케이블가이드,

(16) ------------------------- r₂가이드 상부덮개,

(17) ------------------------- r₂가이드 하부덮개,

(18) ------------------------- r₁가이드 상부덮개,

(19) ------------------------- r₁가이드 하부덮개.

본 발명인 산업용 로봇의 회전관절부 배선처리장치는 케이블과, 상기한 케이블이 케이블홀을 통과하는 제1링크와, 상기한 제1링크의 케이블홀을 통과하는 수납공간과, 상기한 수납공간에 수납되는 케이블이 케이블케이스쪽으로 진행하게 하는 제2링크와, 상기한 케이블을 감싸는 케이블보호튜브와, 케이블이 고정되어 케이블에 링크에 대한 힘의 전달과 케이블이 r₁상에서 이탈하는 것을 방지하는 케이블지지대와, 적당한 간격으로 r₁가이드 상, 하부덮개 및 r₂가이드 상, 하부덮개 사이에 끼워지는 복수의 제1케이블가이드 및 제2 케이블가이드와, 제1링크의 바닥면에 r₁가이드 상, 하부덮개 및 r₂가이드 상, 하부덮개를 장착하기 위한 r₁볼트 및 r₂볼트 등으로 구성되어 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명인 산업용 로봇의 회전관절부 배선처리장치의 전체구성을 표시하는 단면도로써, 게이블(5)을 선회축의 수직인 평면에 서로 다른 반지름으로 형성하고, 각 아암의 케이블(5)들은 케이블보호튜브(11)에 감싸여 제1링크(1)의 케이블홀(6)을 통하여 제2링크(2)의 수납공간(9)으로 들어오게 되고, 이때 케이블(5)은 제1케이블클램퍼(7)와 케이블지지대(14)에 의해 상기한 제1링크(1)에 고정된다. 케이블(5)은 케이블지지대(14)에 고정되어 케이블(5)에 제1링크(1)에 의한 힘의 전달과 케이블(5)이 r₁상에서 벗어나는 것을 방지하는 역할을 한다. 케이블가이드(15)는 제1링크(1)의 바닥면에 적당한 간격으로 r₁볼트(20) 및 r₂볼트(21)에 의해 r₁가이드 상, 하부덮개(18),(19) 및 r₂가이드 상, 하부덮개(16),(17) 사이에 설치된다.

도 6 및 도 7은 r₁가이드 상, 하부덮개(18),(19) 및 r₂가이드 상, 하부덮개(16),(17)를 표시하고 있다. 도 6의 참조부호(20)은 r₁가이드 상부덮개홈을 표시하는 것이고, 참조부호(22)는 r₁가이드 하부덮개홈을 표시하는 것이다. 또한, 도 7의 참조부호(24)는 r₂가이드 상부덮개홈을 표시하는 것이고, 참조부호(26)은 r₂가이드 하부덮개홈을 표시하는 것이다.

도 10에 표시되어 있는 바와 같이, 케이블가이드(15)는 케이블가이드(15) 자신의 회전축에 대하여 ±90°회전할 수 있으므로, 원주방향으로 케이블(5)의 이동이 자유로우면서, 케이블(5)의 형상을 원형으로 유지시켜 케이블(5)이 r₁, r₂상에서 회전하게 한다. 수납공간(9)내에서 케이블(5)은 제1링크(1)의 바닥면에 적당한 간격으로 감기고, 다시 r₂상에서 감기어 제2케이블클램퍼(8)에 고정시켜 케이블케이스(10)측으로 나가게 된다. 제1링크(1)의 바닥면의 r₁홈(12) 및 r₂홈(13)에 케이블보호튜브(11)의 운동을 원활하게 하기 위하여 윤활유를 도포한다.

또한, 도 9에 표시되어 있는 바와 같이 케이블가이드(15)는 핀(30)에 의해 고정되어 ±90°회전할 수 있도록 되어 있다.

도 11은 모우터(3)에 의한 회전시의 배선장치의 변화를 나타내는 횡단면도로써, 제2링크(2)에 고정된 모우터(3)가 구동하여 감속기(4)를 구동시키고, 상기한 감속기(4)에 의해 감속된 출력은 제1링크(1)를 회전시키도록 되어 있다. 우선, 도 11(a)는 A점이 +방향(반시계방향)으로의 회전시의 케이블의 변화를 표시하는 것으로, 제1링크(1)가 +방향으로 회전시 케이블(5)은 케이블지지대(14)에 고정되어 r₁상에서 +방향으로 회전하고, 케이블의 B점은 r₂상에서 +방향으로 회전하게 된다. 즉, 케이블(5)의 회전시작점인 A점이 θ만큼 회전했을 때의 B점의 회전각 α는 아래에 표시하는 식과 같이 된다.

θ: 제1링크의 회전각,

α: 제1링크의 회전시 케이블 상의 B점의 회전각,

r₁: 입구쪽 케이블의 반지름,

r₂: 출구쪽 케이블의 반지름,

상기한 식에서 알 수 있듯이, 만약 r₂= 2r₁이면,케이블(5) 상의 A점이 +60°를 회전할 경우에 케이블(5) 상의 B점은 +20°를 회전하고, 케이블(5) 상의 A점이 +180°를 회전할 경우에는 케이블(5) 상의 B점은 +60°를 회전한다. 도 11 (b)는 A점이 -방향(시계방향)으로의 회전시의 케이블의 변화를 표시하는 것으로, 상기한 도 11(a)의 반대방향으로 회전할 경우, 케이블(5) 상의 A점이 -60°를 회전할 경우에 케이블(5) 상의 B점은 -20°를 회전하고, 케이블(5) 상의 A점이 -180°를 회전할 경우에는 케이블(5) 상의 B점은 -60°를 회전한다.

또한, r₁에 대하여 r₂를 어느 정도 크게 하면, 예컨대, r₂= 4r₁이면, θ = 180°회전시, α = 36°회전하게 되는 것에 의하여, 제1링크(1)의 회전각도를 크게 하면서 케이블(5)의 총길이를 감소시키고, 움직임을 적게 하도록 한다.

본 발명은 케이블을 선회축의 수직인 평면에 다른 반지름으로 배치하고, 케이블가이드를 이용하는 것에 의하여, 케이블이 무거울 경우라도 케이블튜브간의 간섭을 방지하고, 제1링크의 회전에 따른 케이블의 회전경로를 보장한다. 또한 제1링크의 회전각도를 크게 하면서 케이블의 총길이를 감소시키며, 케이블의 움직임을 최소화하여 케이블의 수명을 연장한다.

Claims (4)

1. 제어용 케이블을 다수의 회전관절부내로 내장하는 산업용 로봇에 있어서,

   상기한 회전관절부의 내부 바닥면에 상기한 회전관절부의 회전축을 중심으로 한 소정반경을 따라 회전자재하게 설치되는 다수의 케이블가이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 배선처리장치.
2. 제1항에 있어서, 케이블가이드(15)를 회전자재하게 지지하며, 상기한 회전관절부의 내부바닥면에 고정설치되는 가이드덮개(16∼19)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 배선처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 회전관절부의 케이블 인입측에 고정설치되고, 인입된 케이블을 상기한 회전전달부 내부 바닥면에 대해 수직방향으로 지지하므로써, 회전관절부에 의한 힘의 전달방지와, 상기한 소정반경으로부터 케이블이 이탈하는 것을 방지시켜주는 케이블지지대(14)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 배선처리장치.
4. 제1항 또는 제2항중 어느 한 항에 있어서, 케이블가이드(15)와 가이드덮개(16∼19)는 상기한 회전관절부의 회전축을 중심으로 크기가 다른 다수의 반경을 따라 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 배선처리장치.