KR200297093Y1 - 다관절 로봇용 요동축 구동장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 선체의 접합시 사용되는 용접 자동화 시스템에 있어서, 갠츄리 로봇에 장착되는 다관절 로봇이 3차원 용접시 자유롭게 요동 동작되도록 하는데 적합하게 이용될 수 있는 다관절 로봇용 요동축 구동장치에 관한 것이다. 이를 실현하기 위하여, 갠츄리 로봇의 수직이송장치에 장착되는 고정단(15)과 다관절 로봇이 장착되는 요동단(17)을 갖추고, 상기 고정단의 요오크부(15a)에 상기 요동단의 플랜지부(17a)가 삽입되게 결합되며, 모터(19)와 연결된 감속기어(21)가 상기 요오크부 양측에 서로 대칭되게 장착되어서 무게 중심이 중앙에 형성되게 설치되고, 감속기어의 출력단이 요동단의 플랜지부와 연결되어 그 요동단에 장착된 다관절 로봇이 소정의 각도로 요동되게 하는 기술적 구성으로 된 것을 특징으로 한다.

Description

다관절 로봇용 요동축 구동장치{Driving devices for tilting shaft of articulated welding robot}

본 고안은 선박 조립 용접 공정등에 사용되는 용접 자동화 시스템에 있어서, 갠츄리 로봇에 장착되는 다관절 로봇이 3차원 용접시 자유롭게 요동 동작되도록 하는데 적합하게 이용될 수 있는 다관절 로봇용 요동축 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 선체는 강재의 접합에 의해 구성된다. 이러한 선체를 접합하는 방법으로는 주로 전기 용접에 의한 접합 방법이 사용된다.

선체 용접은 보다 많은 장점이 있으며, 근래에는 기술의 발달로 인해 로봇을 이용한 자동화 시스템으로 진보되고 있다.

도 1은 종래 공지된 선체 용접의 자동화 시스템을 나타내고 있다. 도면에 자세하게 도시된 바와 같이, 종래에는 3차원적으로 전후, 좌우, 상하 방향으로 구동되는 갠츄리 로봇(1)을 이용하고, 그 선단에 용접 토오치(3)가 구비된 다관절 로봇(5)을 부착하여, 선체(7)의 접합 작업이 이루어지도록 한다.

여기서, 다관절 로봇(5)은 통상 회전축과 요동축을 개재하여 수직이송장치(9)에 장착되어서, 사람의 팔과 마찬가지로 자유롭게 움직이면서 용접 작업을 행하게 된다.

종래 기술에서 설명된 용접 자동화 시스템에 있어서, 요동축은 선체의 곡블럭 용접시 다관절 로봇이 곡블럭 접합부에 대하여 자유로이 요동되도록 하는 효과를 갖는 것으로서, 통상 동력원으로 되는 모터를 내장하여 외팔보구조로 연결되며, 다관절 로봇의 2축이나 3축에 많이 설치되고 있다.

그러나 종래의 요동축 구조는 외팔보로 되어 무게 중심이 한쪽으로 쏠려 시스템이 불안정하게 되는 경우가 있으며, 모터에 감속기어를 직결할 때 지지구조가 취약하여 강성이 저하되고 진동이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 요동축은 외팔보의 구조를 취하기 때문에, 허용 하중이 작고설계의 자유도가 저하되는 문제점이 있다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안은 연결구조의 강성이 향상되게 하고, 모터의 지지구조가 안정되게 하여, 전체 시스템의 안정성이 실현되게 하는데 특히 적합하게 이용되도록 한 다관절 로봇용 요동축 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이에 따라, 본 고안은 갠츄리 로봇의 수직이송장치에 장착되는 고정단과 다관절 로봇이 장착되는 요동단을 갖추고, 상기 고정단의 요오크부에 상기 요동단의 플랜지부가 삽입되며, 동력원으로서의 모터와 감속기어가 고정단의 요오크부 양측에 대칭되게 장착되어서 무게 중심이 중앙에 형성되게 설치되고, 상기 감속기어의 출력단에 요동단의 플랜지부가 연결되어서 그 요동단에 장착된 다관절 로봇이 소정의 각도로 요동되게 한 기술적 구성으로 이루어진다.

도 1은 본 고안에 관련된 요동축 구동장치의 전체 구성을 보인 종단면도.

도 2는 본 고안에 관련된 요동축 구동장치의 측면도.

도 3은 종래 공지된 갠츄리 로봇과 다관절 로봇을 이용한 용접 자동화 시스템을 보인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11-요동축 구동장치 15-고정단

15a-요오크부 17-요동단

17a-플랜지부 19-모터

21-감속기어

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 구성 및 작용을 보다 상세하게 설명한다.

참고로 본 고안의 구성을 설명함에 있어서, 종래 기술의 도면에서 인용된 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하기로 한다.

도 1에서 설명부호 (9)는 갠츄리 로봇과 일체로 구성되는 수직이송장치를 지칭한다. 수직이송장치(9)는 갠츄리 로봇에 의해 수평이동되며, 동시에 용접 토오치가 부착된 다관절 로봇(5)이 승강 동작되도록 한다. 수직이송장치(9)와 다관절 로봇(5)의 사이에는 도시되지 않은 회전축이 설치될 수도 있다.

수직이송장치(9)의 저부와 다관절 로봇(5)의 사이에는 본 고안에 의한 요동축 구동장치가 설치되어, 상기 다관절 로봇(5)이 요동 동작되도록 한다.

본 고안의 요동축 구동장치(11)는 수직이송장치(9)의 저부에 체결부재(13)로 장착되는 고정단(15)과, 마찬가지로 체결부재를 이용하여 다관절 로봇(5)이 장착되는 요동단(17)을 구비하여 이루어진다.

고정단(15)은 단부가 반원상으로 형성된 요오크부(15a)를 보유하며, 그 요오크부(15a)의 중심에 요동단(17)의 플랜지부(17a)가 삽입되는 구조로 결합된다. 여기서, 요동단(17)의 플랜지부(17a)는 허용 하중을 높이기 위해 충분한 강성으로 설계된다.

고정단(15)의 요오크부(15a) 양측에는 동력원으로서의 모터(19)와 감속기어(21)가 서로 대칭되게 장착되어, 무게 중심이 요동단(17)의 플랜지부(17a) 중앙에 형성되게 설치된다. 감속기어(21)의 출력단은 요동단(17)의 플랜지부(17a)와 연결되어서, 모터(19)로부터 발생된 동력이 요동단(17)으로 전달되게 하고, 결과적으로 다관절 로봇이 소정의 각도로 요동되게 한다.

요동단(17)의 플랜지부(17a)는 고정단(15)의 요오크부(15a)에 베어링(23)을 개재하여 지지되는데, 이것은 적어도 2점 지지되어서 지지 강성이 향상되게 한다.

한편, 본 고안의 요동축 구동장치는 다관절 로봇의 요동 각도를 제한하기 위한 센싱수단을 구비하여 이루어진다. 도 2에 자세하게 도시된 바와 같이, 고정단(15)에는 적어도 180도의 각도로 2개의 센서(25)가 설치되고, 그에 대응하여 요동단(17)에는 센서(25)의 중심 위치에 감지판(27)이 설치된다.

이상에서 설명된 구성에 의거하여, 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 다관절 로봇용 요동축 구동장치(11)는 갠츄리 로봇의 수직이송장치(9)와 다관절 로봇(5)의 사이에 설치되어서, 상기 다관절 로봇이 3차원적으로 자유롭게 요동 동작되게 한다.

보다 구체적으로, 고정단(15)의 요오크부(15a)에 장착된 모터(19)에서 발생된 동력은 감속기어(21)를 통해 감속되어서, 출력단에 부착된 요동단(17)의 플랜지부(17a)를 통해 전달되므로서, 그 요동단(17)에 부착되는 다관절 로봇이 요동되게 한다.

따라서, 상기 다관절 로봇은 선단에 부착된 용접 토오치를 이용하여, 선체 곡블럭과 같은 3차원 용접시 자유로운 자세로 접합작업을 수행하게 된다.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있는 바와같이, 본 고안에 의한 다관절 로봇용 요동축 구동장치는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 극복하고 있다.

즉, 본 고안은 요오크 타입의 연결구조를 갖추어 시스템의 구조가 안정되고 강성이 향상되므로서, 로봇 및 주변기기의 하중에 대한 충분한 강성을 갖게 되고 아울러 허용 하중의 설계 자유도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 모터 및 감속기어의 무게 중심이 요동축의 중앙에 위치되고, 상기 모터가 안정적으로 지지되므로서, 진동이 제거된 안정된 구동을 실현할 수 있다. 즉, 용접 작업시 발생되는 위빙 주파수와의 공진을 방지하여, 진동 및 소음을 제거하게된다.

본 고안은 용접 자동화 시스템에 있어 곡블럭과 같은 3차원 용접시 다관절 로봇의 자유도를 향상시킬 수 있으며, 시스템의 안정화로 수명이 연장되고 고품질의 용접 결과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 갠츄리 로봇의 수직이송장치 혹은 회전축에 장착되어서, 용접 토오치를 구비한 다관절 로봇이 3차원적으로 요동 동작되게 하는 다관절 로봇용 요동축 구동장치에 있어서,

   상기 수직이송장치 혹은 회전축에 장착되는 고정단과;

   상기 다관절 로봇이 장착되는 요동단과;

   그 요동단의 플랜지부가 삽입되어서 결합되는 고정단의 요오크부와;

   상기 요오크부 양측에 서로 대칭되게 연결되어서 무게 중심이 중앙에 형성되게 설치된 동력원 및 감속기어를 포함하여 이루어지고, 상기 감속기어의 출력단에 요동단의 플랜지부가 연결되어서 그 요동단에 장착된 다관절 로봇이 소정의 각도로 요동되도록 한 구성을 특징으로 하는 다관절 로봇용 요동축 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 요오크부와 플랜지부의 사이에 베어링이 설치되어서, 적어도 2점 지지된 구성을 특징으로 하는 다관절 로봇용 요동축 구동장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정단에는 적어도 180도의 각도로 2개의 센서가 설치되고, 그에 대응하여 상기 요동단에는 상기 센서의 중심 위치에 감지판이 설치된 구성을 특징으로 하는 다관절 로봇용 요동축 구동장치.