KR200154058Y1 - 시리얼형 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 베이스부와, 상기 베이스부에 제1회동관절을 통해 상대회동가능하게 연결된 제1회동아암과, 상기 제1회동아암의 자유단부에 제2회동관절을 통해 상대회동가능하게 연결된 제2회동아암을 갖는 시리얼형 다관절로봇에 관한 것으로, 상기 베이스부에 설치되는 제1구동모터 및 제2구동모터와, 상기 제1구동모터로부터의 회전력을 상기 제1회동관절의 관절회전축에 전달하는 제1전동수단과, 상기 제2구동모터로부터의 회전력을 상기 제2회동관절의 관절회전축에 전달하는 제2전동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 회동아암의 원지점 하중을 경감시켜 구동모터의 부하모멘트를 감소시킴으로써, 로봇의 전체적 구조를 컴팩트화 할 수 있고 소비전력을 줄일 수 있게 된다.

Description

시리얼형 다관절 로봇

본 고안은 시리얼형 다관절 로봇에 관한 것이다.

시리얼형 다관절 로봇은 베이스부에 관절을 통하여 순차적으로 연결된 복수의 아암을 가지고 각 아암의 자체회전이나 각 관절에 대한 각도회동에 의해 운동하여 소정의 작업을 행하는 것이다.

도 3과 도 4는 이러한 시리얼형 다관절 로봇의 일예를 개략적 정면도 및 측단면도로서 각각 도시한 것이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 시리얼형 다관절 로봇은 상대적으로 정지되어 있는 베이스부(101)에 제1회동관절을 통해 제1회동아암(102)이 상대회동가능하게 연결되어 있고, 또 이 제1회동아암(102)의 자유단부에 제2회동관절을 통해 제2회동아암(103)이 상대회동가능하게 연결되어 있다.

제1회동아암(102)에 동력을 발생시키는 제1구동모터(110)와 감속기(112)가 베이스부(101)의 일측벽에 고정설치되어 있고, 이 제1구동모터(110)와 감속기(112)의 입력단은 각각의 회전축에 구동폴리(116)와 피동폴리(118)가 결속되어 있고, 전동벨트(117)에 의해 연결되어 있다. 한편, 감속기(112)의 출력단은 제1회동관절의 관절회동축(105)과 결합되여 제1구동모터(110)의 회전력을 제1회동관절의 관절회절축(105)에 전달하게 된다.

또한, 제2회동아암(103)에 동력을 발생시키는 제2구동모터(110)와 감속기(112)는 제1회동아암(102)의 자유단부의 일측에 고정설치되어, 제1구동모터(110)와 비슷한 방식으로 제2구동모터(120)와 감속기(122)의 입력단은 각각의 회전축에 구동폴리(126)와 피동폴리(128)가 결속되고 전동벨트(127)에 의해 연결되어 있다. 한편, 감속기(122)의 출력단은 제2회동관절의 관절회동축(108)과 결합되어 제2구동모터(120)의 회전력을 제2회동관절의 관절회동축(108)에 전달하게 된다.

그런데, 상술한 시리얼형 다관절 로봇은 제1구동모터가 구동시, 제2구동모터(120)와 감속기(122) 등이 제1회동아암(102)의 자유단부에 설치되어 있어, 제1구동모터(110)의 부하모멘트로 작용한다. 따라서 큰 용량의 제1구동모터가 필요하게 되며, 소비전력이 증가함에 따라 에너지 소비비용이 증가한다. 그리고, 제2구동모터를 설치하기 위해서 제1회동아암(102)에 추가부재가 필요하게 되어, 그 구조가 복잡해지고 형상이 커진다.

따라서 본 고안의 목적은, 회동아암을 구동하는 구동모터의 부하모멘트를 줄어 구동모터를 경량화해서 전체적인 소비전력을 감소시킨 시리얼형 다관절 로봇를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 구동모터의 적절히 배치하여 회동아암의 구조를 단순화하여, 로봇의 전체적인 형상을 컴팩트화한 시리얼형 다관절 로봇을 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 시리얼형 다관절 로봇의 개략적 정면도,

도 2는 도1의 측단면도,

도 3은 종래기술에 따른 시리얼형 다관절 로봇의 개략적 정면도,

도 4는 도3의 측단면도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 베이스부 2 : 제1회동아암

3 : 제2회동아암 5,8 : 관절회동축

10,20 : 구동모터 12,22 : 감속기

25 : 제1전동부 35 : 제2전동부

36 : 구동스프라켓 37 : 전동체인

38 : 피동스프라켓

상기 목적은, 본 고안에 따라, 베이스부에 설치되는 제1구동모터 및 제2구동모터와 상기 제1구동모터로부터의 회전력을 상기 제1회동관절의 관절회전축에 전달하는 제1전동수단과 상기 제2구동모터로부터의 회전력을 상기 제2회동관절의 관절회전축에 전달하는 제2전동수단을 포함하는 시리얼형 다관절 로봇에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제2전동수단은, 상기 제2구동모터의 구동축과 상기 제2회동관절의 관절회전축 사이에 설치되는 중계축과, 상기 구동축과 상기 중계축간의 제1전동부와 상기 중계축과 상기 제1회동관절의 관절회전축간의 제2전동부로 구성하고, 상기 중계축은, 상기 제1회동관절의 관절회전축에 동심적으로 설치하여 제1회동아암의 회동운동에 영향을 받지 않고 제1구동모터의 회전력을 제2회동아암에 전달할 수 있다.

그리고 상기 제1전동부는, 상기 구동모터에 고정된 구동풀리와 상기 중계축에 고정된 피동풀리와 상기 구동풀리와 상기 피동풀리간의 전동벨트로 구성하여, 고속으로 회전하는 구동모터와 감속기 사이에 안전성과 유연성을 제공하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 제2전동부는, 상기 중계축에 고정된 구동스프라켓과, 상기 제2회동관절의 관절회동축에 고정된 피동스프라켓과, 상기 구동스프라켓과 상기 피동스프라켓간의 전동체인으로 구성하여 상당한 이격거리에도 정확한 동력을 전달할 수 있다. 상기 제1회동아암내에 내장되게 하고, 상기 중계축에 감속기가 설치되게 하여 외관을 컴팩트하게 할 수 있다.

한편, 상기 제1전동수단은 상기 제1구동모터의 구동축에 고정된 구동풀리와 상기 제1회동관절의 관절회전축에 고정된 피동폴리와 상기 구동폴리와 상기 피동폴리간의 전동벨트로 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안에 따른 시리얼형 다관절 로봇의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 본 고안에 따른 시리얼형 다관절 로봇의 일예를 개략적 정면도 및 측단면도로서 각각 도시한 것이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 시리얼형 다관절 로봇은 상대적으로 정지되어 있는 베이스부(1)에 제1회동관절을 통해 제1회동아암(2)이 상대회동가능하게 연결되어 있고, 또 이 제1회동아암(2)의 자유단부에 제2회동관절을 통해 제2회동아암(3)이 상대회동가능하게 연결되어 있다.

베이스부(1)는 제1회동아암(2)을 구동하는 제1구동모터(10)와, 제2회동아암(3)을 구동하는 제2구동모터(20)을 고정지지하고 있고, 이 베이스부(1)의 상단에는 제1회동아암(2)이 회동할 수 있도록 형상화되어 있고 제1회동관절의 관절회전축(5)과 연결되는 관절연결부가 있다. 여기서, 제1구동모터(10)와 제2구동모터(20)는 베이스부(1)의 양측벽에 각각 체결된 지지브라켓(11,21)에 의해 구동축을 외측으로 해서 상호반대방향으로 고정지지되어 있다. 한편, 관절연결부는 구동모터(10,20)가 설치되어 있는 양측벽면에 반원모양으로 돌출되어 있고 두 개의 감속기(12,22)를 동심적으로 결속하고 있다. 이 감속기(12,22)는 각각 입력단을 외측으로 해서 각각의 구동모터(10,20)와 전동부에 의해 연결되어 있다.

여기서, 전동부은 각각의 구동모터(10,20)의 구동축에 구동폴리(16,26)을 결합하고, 감속기(12,22)의 입력단에는 피동폴리(18,28)를 결합하고, 전동벨트(17,27)로 연결되어 있다. 특히, 제2구동모터(120)와 연결된 전동부을 제1전동부(25)라고 한다. 그리고 이 전동부는 각각의 구동모터(10,20)의 회전력을 각각의 감속기(12,22)에 전달한다.

한편, 제1회동아암(2)은 베이스부(1)의 관절연결부와 연결되는 제1회동관절의 관절회전축(5)과, 제2회동아암(3)과 연결되는 자유단부와, 이들을 연결하는 몸체로 구성되어 있고, 제2전동부(35)를 내재하고 있다. 여기서, 이 관절회전축(5)은 몸체의 한종단부에 체결되어, 일측은 제1구동모터(10)와 연결된 감속기(12,22)의 출력단과 직접 연결되어 있다. 그리고, 타측은 제2전동부(35)의 구동스프라켓(36)의 지지부와 베어링에 의해 지지되어 있다. 구동스프라켓(36)은 제2회동모터(20)와 연결된 감속기(22)의 출력단과 연결되어 중계축을 형성하고 있다. 중계축은 제1회동아암(2)이 독립적으로 회동운동할 수 있게 한다.

한편, 제2전동부(35)는 상술된 구동스프라켓(36)과 제1회동아암(2)의 자유단부에 설치된 피동스프라켓(38)과 이들을 연결하는 전동체인(37)으로 구성되어 있다. 전동체인(37)은 도시된 바와 같이 제1회동아암(2) 내부에 설치되어 있고, 피동스프라켓(38)은 제2회동관절의 관절회동축(8)과 체결되어, 제2구동모터(20)와 연결된 감속기(22)의 회전력을 제2회동관절의 관절회동축(8)에 전달하게 된다.

또한, 제2회동아암도 제1회동아암과 비슷하게, 제1회동아암(2)의 자유단부와 연결되는 제2회동관절의 관절회동축과, 몸체와, 자유단부로 구성되어있다. 이 관절회동축의 한측은 상술한 바와 같이 제2전동부의 피동스프라켓과 체결되어 있고, 타측은 제1회동아암과 상대회동가능하게 베어링에 의해 지지되어 연결되어 있다.

이러한 구성에 따라, 제1회동아암(2)은 제1구동모터(10)를 회전시켜, 전동부와 감속기(12)를 거쳐 전달된 회전력으로 회동운동시킬 수 있고, 제2회동아암(3)도 제2구동모터(20)를 회동시켜 제1전동부(25)와 감속기(22) 그리고 제2전동부(35)를 거쳐 전달된 회전력으로 회동운동시킬 수 있다.

상기 실시예에서는 제2전동부(35)의 구동스프라켓(36)과 전동체인(37) 및, 피동스프라켓(38)은 구동풀리와 전동벨트 및 피동풀리로 대치할 수도 있다.

또한 상술한 실시예의 제2전동부(35)를 제1회동아암(2)의 형상이 복잡해서 구동스프라켓(36)과 전동체인(37) 및 피동스프라켓(38)의 단일세트로 설치할 수 없을 경우나, 충분한 강성을 확보하기 위해서 스프라켓과 전동체인을 여러 개 사용해서 제2전동부를 다단으로 구성할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 회동아암의 원지점 하중을 경감시켜 구동모터의 부하모멘트를 감소시킴으로써, 로봇의 전체적 구조를 컴팩트화 할 수 있고 소비전력을 줄일 수 있는 시리얼형 다관절로봇이 제공된다.

Claims (8)

1. 베이스부와, 상기 베이스부에 제1회동관절을 통해 상대회동가능하게 연결된 제1회동아암과, 상기 제1회동아암의 자유단부에 제2회동관절을 통해 상대회동가능하게 연결된 제2회동아암을 갖는 시리얼형 다관절로봇에 있어서,

   상기 베이스부에 설치되는 제1구동모터 및 제2구동모터와 ;

   상기 제1구동모터로부터의 회전력을 상기 제1회동관절의 관절회전축에 전달하는 제1전동수단과;

   상기 제2구동모터로부터의 회전력을 상기 제2회동관절의 관절회전축에 전달하는 제2전동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시리얼형 다관절로봇.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제2전동수단은, 상기 제2구동모터의 구동축과 상기 제2회동관절의 관절회전축 사이에 설치되는 중계축과, 상기 구동축과 상기 중계축간의 제1전동부와, 상기 중계축과 상기 제1회동관절의 관절회전축간의 제2전동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시리얼형 다관절로봇.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중계축은, 상기 제1회동관절의 관절회전축에 동심적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 시리얼형 다관절로봇.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1전동부는, 상기 구동모터에 고정된 구동풀리와, 상기 중계축에 고정된 피동풀리와, 상기 구동풀리와 상기 피동풀리간의 전동벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시리얼형 다관절로봇.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 제2전동부는, 상기 중계축에 고정된 구동스프라켓과, 상기 제2회동관절의 관절회동축에 고정된 피동스프라켓과, 상기 구동스프라켓과 상기 피동스프라켓간의 전동체인을 포함하는 것을 특징으로 하는 시리얼형 다관절로봇.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제2전동부는, 상기 제1회동아암내에 내장되는 것을 특징으로 하는 시리얼형 다관절로봇.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 중계축에 감속기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 시리얼형 다관절로봇.
8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한항에 있어서,

   상기 제1전동수단은 상기 제1구동모터의 구동축에 고정된 구동풀리와, 상기 제1회동관절의 관절회전축에 고정된 피동폴리와, 상기 구동폴리와 상기 피동폴리간의 전동벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시리얼형 다관절로봇.