KR20040071698A - 로터리 조인트 - Google Patents

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KR20040071698A
KR20040071698A KR10-2004-7008568A KR20047008568A KR20040071698A KR 20040071698 A KR20040071698 A KR 20040071698A KR 20047008568 A KR20047008568 A KR 20047008568A KR 20040071698 A KR20040071698 A KR 20040071698A
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가츠타다카시
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니타 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 로터리 조인트에 관한 것으로서, 고정측 부재(1)와 회전측 부재(2)와의 상대 회전면(F)에 2개의 회전시일(3a, 3b)을 배치시켜 이들 상호간의 사이의 영역에 유체 밀봉부(4)를 형성하고, 고정측 부재(1)로부터 상대 회전면(F)의 유체 밀봉부(4)를 통과하여 회전측 부재(2)에 이르는 제 1 통로(5) 및 회전측 부재(2)로부터 상대 회전면(F)의 유체 밀봉부(4)를 통과하여 고정측 부재(1)에 이르는 제 2 통로(6)를 구비하고, 이것들을 180°간격으로 설치하고 있다. 제 1 통로(5) 및 제 통로(6)에는 유체 밀봉부(4)를 따라 180°보다 조금 작은 범위로서 상호간에 간섭하지 않는 홈(51, 61)이 고정측 부재(1)측 또는 회전측 부재(2)측에 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

로터리 조인트{ROTARY JOINT}
종래의 로터리 조인트는 도 11∼도 13이나 도 14∼도 16에 도시한 바와 같이 고정측 부재(8)와 회전측 부재(9)로 구성되어 있지만, 회전시일(81a, 81b)에 끼워진 한개의 둘레 홈에서 1방향(고정측→회전측 또는 회전측→고정측)으로밖에 유체를 흐르게 하지 않으므로 회전측에 냉각수를 공급할 경우에는 공급용 둘레 홈(80)과 이것으로부터 길이방향 또는 직경 방향으로 위치를 어긋나게 한 배출용 둘레 홈(90)이 필요해지고, 3개의 회전시일(81c)이 필요했다.
이 때문에 종래의 로터리 조인트는 ①회전축 방향의 길이 또는 회전축 직각 방향의 직경이 크고, ②고정측 부재와 회전측 부재 상호간의 슬라이딩 저항이 큰 문제가 있었다.
따라서, 본 발명에서는 회전축 방향의 길이 또는 회전축 직각 방향의 직경이 작고, 또 고정측 부재와 회전측 부재 상호의 슬라이딩 저항이 작은 로터리 조인트를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 고정측 부재에 대해 회전측 부재가 정역회전하는 형식의 로터리 조인트에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1의 로터리 조인트의 단면도,
도 2는 도 1의 X-X단면도,
도 3은 제 1 유로측에서 본 로터리 조인트의 정면도,
도 4는 도 3의 로터리 조인트의 측면도,
도 5는 본 발명의 실시형태 2의 로터리 조인트의 단면도,
도 6은 도 5의 Y-Y 단면도,
도 7은 본 발명의 실시형태 3의 로터리 조인트의 단면도,
도 8은 도 7의 Z-Z 단면도,
도 9는 본 발명의 실시형태 4의 로터리 조인트의 단면도,
도 10은 도 9의 L-L 단면도,
도 11은 종래예 1의 로터리 조인트의 단면도,
도 12는 도 11의 M-M 단면도,
도 13은 도 11의 N-N 단면도,
도 14는 종래예 2의 로터리 조인트의 단면도,
도 15는 도 14의 O-O 단면도, 및
도 16은 도 14의 P-P 단면도이다.
본 발명의 로터리 조인트는 고정측 부재와 회전측 부재와의 상대 회전면에 2개의 회전시일을 배치시켜 이들 회전시일 사이의 영역에 유체 밀봉부(the fluidly sealed portion)를 형성하고, 상기 고정측 부재로부터 상대 회전면의 유체 밀봉부를 통과하여 회전측 부재에 이르는 제 1 통로를 설치하고, 또 회전측 부재로부터 상대 회전면의 유체 밀봉부를 통과하여 고정측 부재에 이르는 제 2 통로를 상기 제 1 통로와 180°간격으로 설치하고, 상기 제 1 통로 및 제 2 통로에는 유체 밀봉부를 따라서 180°보다 조금 작은 범위로서 상호간에 간섭하지 않는 홈이 고정측 부재측 또는 회전측 부재측에 구비되어 있다.
본 발명의 로터리 조인트는 또 고정측 부재와 회전측 부재가 상대 회전하여 홈 상호간의 홈이 형성되어 있지 않은 부분이 제 1 통로 및 제 2 통로를 막는 위치에 왔을 때에는 이를 검지하여 출력하는 적어도 1개의 근접 스위치를 고정측 부재 또는 회전측 부재에 설치하고 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1의 로터리 조인트(RJ)의 단면도, 도 2는 도 1의 X-X 단면도, 도 3은 제 1 유로(5)측에서 본 로터리 조인트(RJ)의 정면도, 도 4는 도 3의 로터리 조인트(RJ)의 측면도를 나타내고 있다.
이 로터리 조인트(RJ)는 도 1이나 도 2에 도시한 바와 같이 베어링(B)에 의해 상대 회전 자유롭게 된 고정측 부재(1)와 회전측 부재(2)와의 회전면(F)에 2개의 회전시일(3a, 3b)을 배치시켜 상기 회전시일 사이의 영역에 유체밀봉부(4)를 형성하고, 상기 고정측 부재(1)로부터 상대 회전면(F)의 유체 밀봉부(4)를 통과하여 회전측 부재(2)에 이르는 제 1 통로(5)를 설치하고, 또 회전측 부재(2)로부터 상대 회전면(F)의 유체 밀봉부(4)를 통과하여 고정측 부재(1)에 이르는 제 2 통로(6)를 상기 제 1 통로와 180°간격으로 설치하고 있다. 그리고, 이 실시형태에서는 상기제 1 통로(5) 및 제 2 통로(6)에 유체밀봉부(4)를 따라서 180°보다 조금 작은 범위로서 상호간에 간섭하지 않는 홈(51, 61)이 고정측 부재(1)측 또는 회전측 부재(2)측에 구비되어 있다.
고정측 부재(1)는 도 1에 도시한 바와 같이 원고리형상의 두꺼운 판으로 형성되어 있고, 그 내주면에 베어링(B)을 장착하기 위한 홈(11)을, 상기 홈(11) 상호 간의 사이 영역에는 회전시일(3a, 3b)을 장착하기 위한 홈(12)을 형성하고 있다. 또, 고정측 부재(1)에는 도 1이나 도 2에 도시한 바와 같이 제 1 통로(5)의 일부를 구성하는 입구(53), 통로(50), 홈(51) 및 제 2 통로(6)의 일부를 구성하는 출구(64), 통로(62), 홈(61)이 각각 형성되어 있다. 또, 도 2에 도시한 바와 같이 홈(51)은 통로(50)에서 좌우로 80°(80°로 한정되지 않고 90°보다 작은 범위이면 좋다. 이하 동일)씩 분류되어 형성되고, 또 홈(61)도 통로(62)에서 좌우로 80°씩 분류되어 형성되어 있고, 통로(50)와 통로(62)와의 사이에는 안쪽 돌기(10)가 형성되어 있다. 또, 고정측 부재(1)의 외주면에는 도 3에 도시한 바와 같이 입구(53)와 대응하는 부분에 고정측 안표(19)를 형성하고 있다.
회전측 부재(2)는 도 1에 도시한 바와 같이 장출부(張出部)(20)를 구비한 본체(2a)에 플랜지(2b)를 볼트로 고정하여 이루어진 것으로, 상기 본체(2a)에는 제 1 통로(5)의 일부를 구성하는 통로(52)와 출구(54) 및 제 2 통로(6)의 일부를 구성하는 입구(63)와 통로(60)가 각각 형성되어 있다. 한편, 상기 고정측 부재(1)는 도 1에 도시한 바와 같이 베어링(B)의 내륜을 통해 장출부(20)와 플랜지(2b) 사이에 끼워져 있다. 또, 장출부(20)의 외주면에는 도 4에 도시한 바와 같이 출구(54)와대응하는 부분에서 90° 방향을 튼 곳에 회전측 안표(29)를 형성하고 있다.
베어링(B)은 도 1에 도시한 바와 같이 소위 볼베어링으로 구성되어 있고, 상기 홈(11)에 장착되어 있다.
회전시일(3a, 3b)은 도 1에 도시한 바와 같이 상기 홈(12)에 장착되어 있다.
여기서, 상기한 부재를 도 1에 도시한 바와 같이 조립한 상태에서는 입구(53), 통로(50), 홈(51), 통로(52) 및 출구(54)에 의해 제 1 통로(5)가 형성되고, 또 입구(63), 통로(60), 홈(61), 통로(62) 및 출구(64)에 의해 제 2 통로(6)가 형성되어 있다.
또, 이 로터리 조인트(RJ)에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이 입구(53)와 출구(54)가 나란한 상태(고정측 안표(19)와 회전측 안표(29)가 90°방향으로 위치가 어긋난 상태)에서는 안쪽 돌기(10)에 대해 통로(52)는 90°방향으로 위치를 어긋나게 하여 통로(50), 홈(51), 통로(52) 및 통로(60), 홈(61), 통로(62)는 각각 연통되어 있고, 또 도 3의 상태에서 회전측 부재(2)가 90°상대 회전한 상태(고정측 안표(19)와 회전측 안표(29)가 일치한 상태)에서는 통로(52) 및 통로(62)는 각각 안쪽 돌기(10)에 의해 막힌 상태가 된다.
이 로터리 조인트(RJ)의 작용·효과는 이하와 같다.
①. 이 로터리 조인트(RJ)에서는 2개의 회전시일(3a, 3b)을 가진 구성이 되므로, 회전측 부재(2)의 회전축 방향의 길이가 작아진다. 따라서, 전체 중량을 작게 할 수 있고, 이하에 나타낸 바와 같이 머니퓰레이터(M)의 선단 리스트부(L)에 장착한 경우, 회전 모멘트가 작아진다.
②. 이 로터리 조인트(RJ)에서는 2개의 회전시일(3a, 3b)을 가진 구성이 되므로, 고정측 부재(1)와 회전측 부재(2) 상호간의 슬라이딩 저항이 작은 것이 된다.
또, 로터리 조인트(RJ)의 상기 작용·효과는 이하의 실시형태 3, 4의 것도 갖고 있다.
이 로터리 조인트(RJ)의 사용의 태양에 대해 설명한다.
이 로터리 조인트(RJ)는 도 1에 도시한 바와 같이 머니퓰레이터(manipulator)(M)의 선단 리스트부(L)에 예를 들면 용접기(Y)를 장착한 경우에 사용되는 것으로, 구체적으로는 상기 선단 리스트부(L)와 용접기(Y)와의 사이에 장착된다. 또, 이 로터리 조인트(RJ)는 용접기(Y)에 의한 점용접시에 발생하는 열에 의해 용접기(Y)의 온도가 상승하는 것을 억제할 때 등에 사용된다.
이 경우에 있어서, 머니퓰레이터(M)의 선단 리스트부(L)에는 회전측 부재(2)의 한단부가 장착되고, 머니퓰레이터(M)를 따라서 설치되어 있는 냉각수 공급용 배관(P1)이 제 1 유로(5)의 입구(53)에, 배출용 배관(P2)이 제 2 유로(6)의 출구(64)에 각각 장착된다. 그리고, 상기 회전측 부재(2)의 타단부에 장착된 용접기(Y)의 냉각수 공급구(Y1)와 제 1 유로(5)의 출구(54)가 배관(P3)에, 냉각수 배출구(Y2)와 제 2 유로(6)의 입구(63)가 배관(P4)에 각각 접속된다. 이에 의해 냉각수는 공급용 배관(P1)→제 1 유로(5)→ 배관(P3)→용접기(Y)→배관(P4)→제 2 유로(6)→배출용 배관(P2)의 경로로 흐르게 된다.
여기서, 이 종류의 용접기(Y)의 사용에 있어서는 용접기(Y)는 로터리조인트(RJ)를 통해 정역방향으로 회전되지만, 로터리 조인트(RJ)의 정역회전의 각도에 따라서는 다음과 같은 대책을 실시할 필요가 있다.
①.점용접 위치가 도 2의 상태에서 회전측 부재(2)를 90°회전시킨 곳에 있는 경우에는 냉각수는 상기 경로의 도중에 차단(홈(51, 61) 상호간에 설치된 안쪽 돌기(10)가 제 1 유로(5) 및 제 2 유로(6)를 막는 것에 의해 차단)되어 흐르지 않게 되므로 이 위치에서는 점용접되지 않도록 프로그램 입력해둔다.
②. 점용접시에 홈(51)을 통해 통로(50)와 통로(52)가 연결되어 있고, 다음 점용접시를 위해 회전측 부재(2)가 회전하여 홈(51)을 통해 통로(60)(배출측)와 통로(50)(공급측)가 연결된 경우, 냉각을 위해 용접기(Y)에 들어가 온도가 상승한 냉각수는 다시 원래의 통로(5)로 복귀해버리는 사태가 발생한다. 그러나, 점용접시부터 다음 점용접시까지 비교적 시간이 길고, 그대로 사용하는 것이 가능한 경우가 많다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2의 로터리 조인트(RJ)의 단면도, 도 6은 도 1의 Y-Y단면도를 나타내고 있다.
이 로터리 조인트(RJ)의 구성은 도 5나 도 6에 도시한 바와 같이 실시형태 1과 기본적으로는 동일하다고 할 수 있지만, 고정측 부재(1)의, 장출부(20)와의 대향면에 직경이 상위한 대소의 회전시일(3a, 3b)을 배치시켜 이들 상호 사이 영역에 유체 밀봉부(4)를 형성하고, 상기 유체 밀봉부(4)에 180°보다도 조금 작은 범위로 서로 간섭하지 않는 홈(51, 61)이 고정측 부재(1)측에 구비되어 있다.
또, 이 로터리 조인트(RJ)에 있어서, 도 5나 도 6에 도시한 바와 같이입구(53)와 출구(54)가 나란한 상태(고정측 안표(19)와 회전측 안표(29)가 90° 방향으로 위치가 어긋난 상태)에서는 홈(51, 61) 상호간의 홈이 형성되어 있지 않은 부분(13)에 대해 통로(52)는 90° 방향으로 위치를 어긋나게 하여 통로(50), 홈(51), 통로(52) 및, 통로(60), 홈(61), 통로(62)는 각각 연통되어 있고, 또 도 5나 도 6의 상태에서 회전측 부재(2)가 90° 회전한 상태(고정측 안표(19)와 회전측 안표(29)가 일치한 상태)에서는 통로(52) 및 통로(62)는 각각 상기 홈이 형성되어 있지 않은 부분(13)에 의해 막힌 상태가 된다.
이 로터리 조인트(RJ)의 작용, 효과는 이하와 같다.
①. 이 로터리 조인트(RJ)에서는 2개의 회전시일(3a, 3b)을 가진 구성이 되므로, 회전측 부재(2)의 회전축 직각방향의 직경이 작아진다. 따라서, 전체 중량을 작게 할 수 있고, 상기에 나타낸 바와 같이 머니퓰레이터(M)의 선단 리스트부(L)에 장착한 경우, 회전 모멘트가 작아진다.
②. 이 로터리 조인트(RJ)에서는 2개의 회전시일(3a, 3b)을 갖는 구성이 되므로, 고정측 부재(1)와 회전측 부재(2) 상호간의 슬라이딩 저항이 작은 것이 된다. 이 로터리 조인트(RJ)의 사용의 태양은 실시형태 1과 동일하게 하여 머니퓰레이터(M)의 선단부에 장착된다.
도 7은 본 발명의 실시형태 3의 로터리 조인트(RJ)의 단면도, 도 8은 도 7의 Z-Z 단면도를 나타내고 있다.
이 실시형태 3의 로터리 조인트(RJ)는 도 7이나 도 8에 도시한 바와 같이 실시형태 1과 기본적으로는 동일하지만, 고정측 부재(1)측에 근접 스위치(S)를 설치하고, 또 회전측 부재(2)의 장출부(20)에 구멍(21)(비검지부)을 설치하고, 고정측 안표(19)와 회전측 안표(29)가 일치한 상태(통로(52) 및 통로(62)는 각각 안쪽 돌기(10)에 의해 막힌 상태)에서 근접 스위치(S)가 구멍(21)과 대향하여 비검지 상태가 되도록 하고 있다.
이 실시형태의 로터리 조인트(RJ)에서는 근접 스위치(S)의 비검지 상태를 이용하여 상기 상태에서 점용접이 실행되지 않도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시형태 4의 로터리 조인트(RJ)의 단면도, 도 10은 도 9의 L-L 단면도를 나타내고 있다.
이 실시형태 4의 로터리 조인트(RJ)는 도 9나 도 10에 도시한 바와 같이 실시형태 1과 기본적으로는 동일하지만 고정측 부재(1)측에 2개의 근접 스위치(S1, S2)를 반경 방향(반경(r1, r2))으로 배열시키고, 또 장출부(20)의 고정측 부재(1)와의 대향면에 대소 반경(r1, r2)의 원호형상 홈(22, 23)을 형성하고 있다. 또, 근접 스위치(S1, S2)는 원호형상 홈(22, 23)과 대향할 때에는 비검지 상태(OFF)가 되고, 원호형상 홈(22, 23)과 대향하지 않을 때에는 검지 상태(ON)가 되도록 하고 있다.
그리고, 이 실시형태의 로터리 조인트(RJ)에서는 고정측 안표(19)와 회전측 안표(29)가 일치한 상태(통로(52) 및 통로(62)는 각각 안쪽 돌기(10)에 의해 막힌 상태)에서 근접 스위치(S1, S2)가 모두 OFF되도록 하고 있다.
이 로터리 조인트(RJ)에서는 이하에 나타내는 바와 같이 제어되도록 되어 있다.
①. 근접 스위치(S1)가 OFF이고 근접 스위치(S2)가 ON상태에서 근접 스위치(S1)는 ON으로 근접 스위치(S2)는 OFF상태로 전환되었을 때, 또는 그 반대로 전환되었을 때에는 냉각수의 공급구가 입구(53)측에서 출구(64)측으로, 또는 그 역으로 전환하도록 되어 있다.
따라서, 이 로터리 조인트(RJ)에서는 점용접시에 홈(51)을 통해 통로(50)와 통로(52)가 연결되어 있고, 다음 점용접시를 위해 회전측 부재(2)가 회전하여 홈(51)을 통해 통로(60)(배출측)와 통로(50)(공급측)가 연결된 경우, 냉각을 위해 용접기(Y)에 들어가 온도가 상승한 냉각수가 다시 원래의 통로(5)로 복귀되어 버리는 사태는 저지할 수 있다.
또, 이를 실행시키는 데에는 냉각수의 회로에 근접 스위치(S1, S2)의 출력에 의해 전환하는 전환밸브를 삽입하면 좋다.
②. 근접 스위치(S1, S2)가 모두 OFF인 경우에는 점용접이 실행되지 않도록 하고 있다.
그외의 실시형태로서, 상기 모든 실시형태에 있어서 홈(51, 61)을 고정측 부재(1)가 아니라 회전측 부재(2)측에 설치하도록 해도 좋다.
상기한 모든 실시형태에서, 현 고정측 부재(1)를 회전측 부재로 하고, 현 회전측 부재(2)를 고정용 부재로 해도 좋다.
발명의 실시형태란의 내용으로 명확해진 바와 같이 본 발명에서 회전축 방향의 길이 또는 회전축 직각 방향의 직경이 작고, 또 고정측 부재와 회전측 부재 상호의 슬라이딩 저항이 작은 로터리 조인트를 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 고정측 부재(1)와 회전측 부재(2)의 상대 회전면(F)에 2개의 회전시일(3a, 3b)을 배치시켜 상기 회전시일 사이의 영역에 유체 밀봉부(4)를 형성하고, 상기 고정측 부재(1)로부터 상대 회전면(F)의 유체 밀봉부(4)를 통과하여 회전측 부재(2)에 이르는 제 1 통로(5)를 설치하고, 또 회전측 부재(2)로부터 상대 회전면(F)의 유체 밀봉부(4)를 통과하여 고정측 부재(1)에 이르는 제 2 통로(6)를 상기 제 1 통로와 180°간격으로 설치하고, 상기 제 1 통로(5) 및 제 2 통로(6)에는 유체 밀봉부(4)를 따라 180° 보다 조금 작은 범위로서 상호간에 간섭하지 않는 홈(51, 61)을 고정측 부재(1)측 또는 회전측 부재(2)측에 구비한 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    고정측 부재(1)와 회전측 부재(2)가 상대 회전하여 홈(51, 61) 상호간의 홈이 형성되어 있지 않은 부분이 제 1 통로(5) 및 제 2 통로(6)를 막는 위치로 왔을 때에는 그것을 검지하여 출력하는 1개 이상의 근접 스위치를 고정측 부재(1) 또는 회전측 부재(2)에 설치한 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
KR1020047008568A 2001-12-13 2002-12-13 로터리 조인트 KR100551878B1 (ko)

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