KR20070043942A

KR20070043942A - 다관절 로봇

Info

Publication number: KR20070043942A
Application number: KR1020067027218A
Authority: KR
Inventors: 켄타로 타나카; 사토시 스에요시; 에이지 타나카; 코우지 츠쿠다
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-04-26
Also published as: TWI379749B; JPWO2006022231A1; US20090003983A1; US7814811B2; WO2006022231A1; JP4618252B2; TW200615099A; KR101193761B1; DE112005002074T5

Abstract

낮은 최저 자세와 장대한 승강 스트로크를 구비함과 아울러, 소정의 위치 정밀도를 확보 가능한 강성을 구비한 다관절 로봇을 제공한다.

제1 수평축(43)의 주위를 회전 가능하게 된 제1 암(42)과, 제1 암(42)의 타단에서 제2 수평축(45)의 주위를 회전 가능하게 된 제2 암(44)과, 제2 암(44)의 타단에서 제3 수평축(47)의 주위를 회전 가능하게 된 제3 암(46)과, 제3 암(46)의 타단에서 제4 수평축(49)의 주위를 회전 가능하게 된 승강대(48)와, 제1 수평축(43)의 주위를 회전 가능하게 되고, 타단이 제2 수평축(45)의 주위를 회전 가능하게 된 제4 암과 제1 평행 링크 기구(53)와 제2 평행 링크 기구(56)와 제3 평행 링크 기구(58)를 구비한다.

승강 스트로크, 위치 정밀도, 다관절 로봇, 수평축, 암, 승강대, 링크 기구

Description

다관절 로봇{ARTICULATED ROBOT}

본 발명은 다관절 로봇 특히 수직 동작 기구에 의해 장대한 승강 스트로크(stroke)를 실현하는 다관절 로봇에 관한 것이다.

예를 들면, 대형의 액정 기판과 같은 피작업물을 승강시키거나, 혹은 수평 이동시키기 위해서, 수직 동작 기구와 수평 동작 기구를 조합하여 수직 동작 기구에 승강 동작을 맡아 가지게 하고 수평 동작 기구에 수평 이동 동작을 맡아 가지게 한 로봇이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2, 특허 문헌 3).

　　<특허 문헌 1> 일본국 특허공개 2000－024966호 공보

　　 <특허 문헌 2> 일본국 특허공개 2002－326182호 공보

<특허 문헌 3> 일본국 특허공개 1999－123675호 공보

<발명이 해결하고자 하는 과제>

근년, 이러한 산업용 로봇에 대해서 낮은 최저 자세와 장대한 승강 스트로크(stroke)가 요구되고 있지만, 특허 문헌 1 혹은 특허 문헌 2에 기재의 로봇을 단순하게 확대하면, 암길이(arm length)가 장대하게 되어 최저 자세를 취했을 때에 장대한 암이 수평으로 늘어나 장소를 차지한다고 하는 문제가 있었다.

또, 단순하게 관절의 수를 늘린 것만으로는 강성이 확보될 수가 없고, 그 때문에 위치 정밀도가 확보되지 않는다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 3에 기재의 로봇는 직동(直動) 형태이므로, 긴 승강 스트로크를 확보하기 위해서는 긴 직동 기구가 필요하기 때문에, 최저 자세를 취했을 때에 설치면으로부터의 높이가 높아져 버린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 낮은 최저 자세와 장대한 승강 스트로크를 구비함과 아울러, 설치면의 공간 절약화를 가능하게 하고, 소정의 위치 정밀도를 확보할 수 있는 강성을 구비한 산업용 로봇을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 문제를 해결하기 위해서 본 발명은 다음과 같이 구성한 것이다.

청구항 1에 기재의 발명은, 다관절 로봇에 관한 것으로, 기대(base)와, 일단이 상기 기대에 지지되고 제1 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제1 암과, 일단이 상기 제1 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제2 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제2 암과, 일단이 상기 제2 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제3 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제3 암과, 상기 제3 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제4 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 승강대와, 일단이 상기 기대에 지지되고 상기 제1 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제4 암과, 일단이 상기 제4 암에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제5 수평축 둘레를 회전 가능하게 되고, 타단이 상기 제2 암에 지지되어 상기 제1 수평축에 평행한 제6 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제5 암과, 상기 제2 수평축에 회전 가능하게 지지된 제1 링크 베이스와, 상기 제3 수평축에 회전 가능하게 지지된 제2 링크 베이스와, 상기 기대와 상기 제1 링크 베이스에 회전 가능하게 지지되어 상기 제1 링크 베이스, 상기 제1 암 및 상기 기대와 함께 제1 평행 링크 기구를 형성하는 제1 보조 링크와, 상기 제1 링크 베이스와 상기 제2 링크 베이스에 회전 가능하게 지지되어 상기 제2 링크 베이스, 상기 제2 암 및 상기 제1 링크 베이스와 함께 제2 평행 링크 기구를 형성하는 제2 보조 링크와, 상기 제2 링크 베이스와 상기 승강대에 회전 가능하게 지지되어 상기 승강대, 상기 제3 암 및 상기 제2 링크 베이스와 함께 제3 평행 링크 기구를 형성하는 제3 보조 링크를 구비함과 아울러, 상기 제1 암, 상기 제2 암, 상기 제3 암, 상기 제4 암 및 상기 제5 암의 길이 비는 1：2：1：1：1이고, 상기 제6 수평축은 상기 제2 수평축과 상기 제3 수평축의 중간에 있도록 하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 2에 기재의 발명은, 청구항 1에 기재의 다관절 로봇에 있어서, 상기 제2 암에 제1 모터를 장착하고, 상기 제1 모터는 제1 감속기를 통해 상기 제3 암을 상기 제2 암에 대해서 상대적으로 회전시키고, 상기 제4 암에 제2 모터를 장착하고, 상기 제2 모터는 제2 감속기를 통해 상기 제5 암을 상기 제4 암에 대해서 상대적으로 회전시킴과 아울러, 상기 제4 암 중에 구비된 연결 수단과 제3 감속기를 통해 상기 제4 암을 상기 기대에 대해서 상대적으로 회전시키는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 3에 기재의 발명은, 다관절 로봇에 관한 것으로, 기대와, 일단이 상기 기대에 지지되고 제1 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제1 암과, 일단이 상기 제1 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제2 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제2 암과, 일단이 상기 제2 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제3 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제3 암과, 상기 제3 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제4 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 승강대와, 일단이 상기 기대에 지지되고 상기 제1 수평축 둘레를 회전 가능하게 되고 상기 제1 암과 함께 상기 제2 암을 상기 제2 수평축 둘레를 양쪽 잡음으로 지지하는 제4 암과, 상기 제2 수평축에 회전 가능하게 지지된 제1 링크 베이스와, 상기 제3 수평축에 회전 가능하게 지지된 제2 링크 베이스와, 상기 기대와 상기 제1 링크 베이스에 회전 가능하게 지지되어 상기 제1 링크 베이스, 상기 제1 암 및 상기 기대와 함께 제1 평행 링크 기구를 형성하는 제1 보조 링크와, 상기 제1 링크 베이스와 상기 제2 링크 베이스에 회전 가능하게 지지되어 상기 제2 링크 베이스, 상기 제2 암 및 상기 제1 링크 베이스와 함께 제2 평행 링크 기구를 형성하는 제2 보조 링크와, 상기 제2 링크 베이스와 상기 승강대에 회전 가능하게 지지되어 상기 승강대, 상기 제3 암 및 상기 제2 링크 베이스와 함께 제3 평행 링크 기구를 형성하는 제3 보조 링크를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 4에 기재의 발명은, 청구항 3에 기재의 다관절 로봇에 있어서, 상기 제2 암에 제1 모터 및 제2 모터를 장착하고, 상기 제1 모터는 제1 감속기를 통해 상기 제2 암을 상기 제1 암에 대해서 상대적으로 회전시키고, 제2 감속기를 통해 상기 제2 암을 상기 제4 암에 대해서 상대적으로 회전시키고, 상기 제1 암 중에 구비된 제1 연결 수단과 제3 감속기를 통해 상기 제1 암을 상기 기대에 대해서 상대적으로 회전시키고, 상기 제4 암 중에 구비된 제2 연결 수단과 제4 감속기를 통해 상기 제4 암을 상기 기대에 대해서 상대적으로 회전시킴과 아울러, 상기 제2 모터는 제5의 감속기를 통해 상기 제3 암을 상기 제2 암에 대해서 상대적으로 회전시키는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 5에 기재의 발명은, 청구항 1 또는 3에 기재의 다관절 로봇에 있어서, 일단이 상기 제2 수평축 둘레를 회전 가능하게 상기 제1 암에 지지됨과 아울러, 타단이 상기 제3 수평축 둘레 회전 가능하게 상기 제3 암에 지지된 보조 암을 구비하고, 상기 보조 암은 상기 제2 암과 함께, 상기 제3 암을 양쪽 잡음으로 지지하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 6에 기재의 발명은, 청구항 5에 기재의 다관절 로봇에 있어서, 상기 보조 암의 내부를 중공으로 하여 케이블의 통로로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 7의 발명은, 청구항 1 또는 3에 기재의 다관절 로봇에 있어서, 상기 승강대에 수평 다관절 암을 장착한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 8의 발명은, 청구항 1 또는 3에 기재의 다관절 로봇에 있어서, 승강축에 독립으로 동작 가능한 2개의 모터를 탑재하여, 암의 강성에 맞추어 2개 모터의 회전수를 미리 설정해 둔 상수(constant)에 의해 보정하고, 직선적으로 승강하도록 협조 동작이 가능한 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 승강 기구를 3개의 평행 링크 기구로 이루어지는 수직 다관절 기구로 구성하였으므로, 낮은 최저 자세와 장대한 승강 스트로크(stroke)가 얻어짐과 아울러, 최저 자세를 취했을 때의 치수가 작아 설치 면적을 작게 할 수 있는 효과가 있다.

또, 암을 양쪽 잡음으로 지지하였으므로 강성이 커져 안정된 반송 자세와 정확한 위치 결정을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 승강 기구의 2개의 모터가 각각 독립인 것에 의해 각각의 모터의 회전수를 조정하여 보다 정확하게 수직 동작을 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 정면도이다.

도 2는 본 발명의 제1의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 제2의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 정면도이다.

도 4는 본 발명의 제2의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 측면도이다.

도 5는 본 발명의 제3의 실시예를 나타내는 수평 다관절 기구의 다관절 로봇을 포함한 전체도이다.

도 6은 본 발명의 제3의 실시예를 나타내는 수평 다관절 기구를 설명하는 도이다.

<부호의 설명>

1　기대(base) 2　제1 암(arm)

3　제1 수평축 4　제2 암

5　제2 수평축 6　제3 암

7　제3 수평축 8　승강대

9　제4 수평축 10　제4 암

11　제5 암 12　제5 수평축

13　제6 수평축 14　제1 링크 베이스

15　제1 보조 링크 16　제1 평행 링크 기구

17　제2 링크 베이스 18　제2 보조 링크

19　제2 평행 링크 기구 20　제3 보조 링크

21　제3 평행 링크 기구 22　보조 암

23　제1 모터 24　제1 감속기

25　제2 모터 26　제2 감속기

27　연결 수단 28　제3 감속기

29　수평 다관절 기구 30　수직축

31　선회 베이스 32　수평 암

33　기대 34　제1 암

35　제1 수평축 36　제2 암

37　제2 수평축 38　제3 암

39　제3 수평축 41　기대

42　제1 암 43　제1 수평축

44　제2 암 45　제2 수평축

46　제3 암 47　제3 수평축

48　승강대 49　제4 수평축

50　제4 암 51　제1 링크 베이스

52　제1 보조 링크 53　제1 평행 링크 기구

54　제2 링크 베이스 55　제2 보조 링크

56　제2 평행 링크 기구 57　제3 보조 링크

58　제3 평행 링크 기구 59　수평 다관절 기구

60　보조 암 61　제1 모터

62　제1 감속기 63　제2 모터

64　연결 수단 65　샤프트(shaft)

66　제2 감속기 67　제3 감속기

68　연결 수단 69　제4 감속기

70　연결 수단 71　제5 감속기

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도를 참조하여 설명한다.

<실시예 1>

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 외형도로, 도 1은 정면도이고, 도 2는 측면도이다.

이들 도에 있어서, (1)은 다관절 로봇의 기대이다.

(2)는 제1 암으로, 그 하단이 기대(1)에 고정된 제1 수평축(3)의 주위를 회 전 가능하게 장착되고, 그 선단에서 제2 암(4)을 지지하고 있다.

(4)는 제2 암으로, 그 하단이 제1 암(2)의 선단에 고정된 제2 수평축(5)의 주위를 회전 가능하게 장착되고, 그 선단에서 제3 암(6)을 지지하고 있다.

(6)은 제3 암으로, 그 하단이 제2 암(4)의 선단에 고정된 제3 수평축(7)의 주위를 회전 가능하게 장착되고, 그 선단에서 승강대(8)를 지지하고 있다.

(8)은 승강대로, 제3 암(6)의 선단에 고정된 제4 수평축(9)의 주위를 회전 가능하게 장착되어 있다.

한편, (10)은 제4 암으로, 그 하단이 기대(1)에 고정된 제1 수평축(3)의 주위를 회전 가능하게 장착되고, 그 선단에서 제5 암(11)을 지지하고 있다.

(11)은 제5 암으로, 그 하단이 제4 암(10)의 선단에 고정된 제5 수평축(12)의 주위를 회전 가능하게 장착되고, 그 선단은 상기 제2 암(4)의 중앙에 고정된제6 수평축(13)의 주위를 회전 가능하게 지지되어 있다.

여기서, 제1 수평축(3), 제2 수평축(5), 제3 수평축(7), 제4 수평축(9) 및 제5 수평축(12) 및 제6 수평축(13)은 모두 평행이고, 제1 암(2), 제2 암(4), 제3 암(6), 제4 암(10) 및 제5 암(11)의 길이가 비는 1：2：1：1：1이다.

(14)는 제2 수평축(5)에 회전 가능하게 지지된 제1 링크 베이스이다.

(15)는 양단이 기대(1)와 제1 링크 베이스(14)에 각각 회전 가능하게 지지된 제1 보조 링크이다.

제1 보조 링크(15)는, 제1 링크 베이스(14), 제1 암(2), 및 기대(1)와 함께 제1 평행 링크 기구(16)를 형성한다.

(17)은 제3 수평축(7)에 회전 가능하게 지지된 제2 링크 베이스이다.

(18)은 양단이 제1 링크 베이스(14)와 제2 링크 베이스(17)에 각각 회전 가능하게 지지된 제2 보조 링크이다.

제2 보조 링크(18)는, 제2 링크 베이스(17), 제2 암(4), 및 제1 링크 베이스(14)와 함께 제2 평행 링크 기구(19)를 형성한다.

(20)은 양단이 제2 링크 베이스(17)와 승강대(8)에 각각 회전 가능하게 지지된 제3 보조 링크이다.

제3 보조 링크(20)는, 승강대(8), 제3 암(6), 및 제2 링크 베이스(17)와 함께 제3 평행 링크 기구(21)를 형성한다.

제1 평행 링크 기구(16), 제2 평행 링크 기구(19), 및 제3 평행 링크 기구(21)의 기능에 의해 승강대(8)의 자세는 수평으로 유지된다.

(22)(도 1)는, 하단이, 제1 암(2)의 상단에 고정된 제2 수평축(5)의 주위를 회전 가능하게 장착되고, 상단이, 제3 암(6)의 하단에 고정된 제3 수평축(7)의 주위를 회전 가능하게 장착된 보조 암이다. 이 보조 암(22)은 제2 암(4)과 함께 제3 암(6)을 양쪽 잡음으로 지지하고 있다. 또, 보조 암(22)의 내부는 중공으로 기대(1)로부터 승강대(8)로 연장되어 설치되는 케이블의 통로로서 사용된다.

(23)은 제2 암(4)에 고정된 제1 모터이다. 제1 모터(23)는 제1 감속기(24)를 통해 제3 암(6)을 구동하고, 제3 암(6)을 제2 암(4)에 대해서 상대적으로 회전시킨다.

(25)는 제4 암(10)에 고정된 제2 모터이다. 제2 모터(25)는 제2 감속기(26) 를 통해 제5 암(11)을 구동하고, 제5 암(11)을 제4 암(10)에 대해서 상대적으로 회전시킴과 아울러, 제4 암(10) 중에 구비된 연결 수단(27)(여기에서는 벨트 풀리 기구이지만, 샤프트와 톱니바퀴의 조합이어도 좋다)과 제3 감속기(28)를 통해 제4 암(10)을 기대(1)에 대해서 상대적으로 회전시킨다.

제1 모터(23) 및 제2 모터(25)는 도시하지 않는 제어 장치에 의해 독립 혹은 협조 운전된다.

이와 같이 하여, 제1 암(2), 제2 암(4), 제3 암(6), 제4 암(10) 및 제5 암(11)은 상대적으로 회전하여 승강대(8)를 승강시킨다. 이때 제1 감속기(24), 제2 감속기(26), 제3 감속기(28)의 회전비는 이론상 2：2：1로 되지만, 암의 강성이 낮은 경우 등, 암의 변형에 의해 수직으로 동작하지 않는 것도 상정할 수 있다. 이 경우에 있어서도 도시하지 않는 제어 장치에 의해 제1 모터(23) 및 제2 모터(25)의 회전수(회전비)를 조정함으로써 정확하게 수직으로 동작시킬 수가 있다.

다음에, 제1의 실시예와 관련되는 다관절 로봇의 승강 동작을 설명한다.

＜상승 동작＞

도 1 및 도 2의 상태로부터, 제2 모터(25)(도 1)를 회전시켜 제2 감속기(26)를 통해 제5 암(11)을 도 2에서 시계방향으로 회전시킴과 아울러, 연결 수단(27)과 제3 감속기(28)를 통해 제4 암(10)을 역방향으로 회전시키면, 제1 암(2)과 제2 암(4)의 반의 길이와 제4 암(10) 및 제5 암(11)으로 구성하는 능형(菱形)이 상하 방향으로 신장한다. 또한, 제1 모터(23)를 회전시켜 제1 감속기(24)를 통해 제3 암(6)을 시계방향으로 구동함으로써, 제1 평행 링크 기구(16), 제2 평행 링크 기 구(19), 및 제3 평행 링크 기구(21)도 각각 상하 방향으로 길게 늘어나게 된다. 이때 제1 감속기(24), 제2 감속기(26), 제3 감속기(28)의 회전비를 2：2：1로 함으로써, 승강대(8)는 수평 상태를 유지하면서 수직으로 상승한다.

＜하강 동작＞

도 1 및 도 2의 상태로부터, 제2 모터(25)(도 1)를 역회전시키고, 제5 암(11)을 도 2에서 반시계방향으로 회전시키는 것과 동시에 제4 암(10)을 역방향으로 회전시키면, 제1 암(2)와 제2 암(4)의 반의 길이와 제4 암(10) 및 제5 암(11)으로 구성하는 능형이 상하 방향으로 단축한다. 또한, 제1 모터(23)를 회전시켜 제3 암(6)을 역회전시킴으로써, 제1 평행 링크 기구(16), 제2 평행 링크 기구(19), 및 제3 평행 링크 기구(21)도 각각 비스듬하게 크게 기울어 가고 상하 방향으로 낮아진다. 이때 제1 감속기(24), 제2 감속기(26), 제3 감속기(28)의 회전비를 2：2：1로 함으로써, 승강대(8)는 수평 상태를 유지하면서 수직으로 하강한다.

이상과 같이, 제1의 실시예에 의하면, 제1 암(2)∼제5 암(11)의 신축 기구에 의해, 낮은 최저 자세와 장대한 승강 스트로크를 채용할 수가 있을 뿐만 아니라, 설치면의 공간 절약화를 할 수 있고, 소정의 위치 정밀도를 확보할 수 있는 강성을 구비한 산업용 로봇이 얻어질 수 있게 된다.

<실시예 2>

도 3 및 도 4는 본 발명의 제2의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 외형도로, 도 3은 정면도이고, 도 4는 측면도이다.

이들 도에 있어서, (41)은 다관절 로봇의 기대이다.

(42)는 기대(41)에 지지된 제1 암으로, 제1 수평축(43)의 주위를 회전 가능하게 장착되어 있다. (44)는 제1 암(42)의 선단에 지지된 제2 암으로, 제2 수평축(45)의 주위를 회전 가능하게 장착되어 있다. (46)은 제2 암(44)의 선단에 지지된 제3 암으로, 제3 수평축(47)의 주위를 회전 가능하게 장착되어 있다. (48)은 제3 암(46)의 선단에 지지된 승강대로, 제4 수평(49)의 주위를 회전 가능하게 장착되어 있다. (50)은 기대(1)에 지지된 제4 암으로, 제1 수평축(43)의 주위를 회전 가능하게 장착되어 있다. 제4 암(50)의 선단은 제2 암(44)에 지지되어 제2 수평축(45)의 주위를 회전 가능하게 장착되어 있다. 제4 암(50)은 제1 암(42)와 함께 제2 암(44)을 양쪽 잡음으로 지지하고 있게 된다.

(51)은 제2 수평축(45)에 회전 가능하게 지지된 제1 링크 베이스이고, (52)는 양단이 기대(41)와 제1 링크 베이스(51)에 회전 가능하게 지지된 제1 보조 링크이고, 제1 링크 베이스(51), 제1 암(42) 및 기대(41)와 함께 제1 평행 링크 기구(53)를 형성한다.

(54)는 제3 수평축(47)에 회전 가능하게 지지된 제2 링크 베이스이고, (55)는 양단이 제1 링크 베이스(51)와 제2 링크 베이스(54)에 회전 가능하게 지지된 제2 보조 링크이고, 제2 링크 베이스(54), 제2 암(44) 및 제1 링크 베이스(51)와 함께 제2 평행 링크 기구(56)를 형성한다.

(57)은 제2 링크 베이스(54)와 승강대(48)에 회전 가능하게 지지된 제3 보조 링크이고, 승강대(48), 제3 암(46) 및 제2 링크 베이스(54)와 함께 제3 평행 링크 기구(58)를 형성한다.

제1 평행 링크 기구(53), 제2 평행 링크 기구(56) 및 제3 평행 링크 기구(58)의 기능에 의해 승강대(48)의 자세는 수평으로 유지된다. (59)는 승강대(48) 상에 장착된 수평 다관절 기구이다. 수평 다관절 기구(59)의 구성과 기능은 상기 제1의 실시예의 그것과 동일하므로 설명을 생략한다.

(60)은 일단이 제1 암(42)에 장착되어, 제2 수평축(45)의 주위를 회전 가능하게 되고, 타단이 제3 암(46)에 축 지지되어, 제3 수평축(47)의 주위를 회전 가능하게 된 보조 암이다. 보조 암(60)은 제2 암(44)과 함께 제3 암(46)을 양쪽 잡음으로 지지하고 있다. 또, 보조 암(60)의 내부는 중공으로 기대(41)로부터 승강대(48)로 연장되어 설치되는 케이블의 통로로서 사용된다.

(61)은 제2 암(44)의 상부에 고정된 제1 모터이다. 제1 모터(61)는 제1 감속기(62)를 통해 제3 암(46)을 구동하고, 제3 암(46)을 제2 암(44)에 대해서 상대적으로 회전시킨다. (63)은 제2 암(44)의 하부에 고정된 제2 모터이다. 제2 모터(63)의 동력은 연결 수단(64)(여기에서는 벨트 풀리 기구이지만, 샤프트와 톱니바퀴의 조합이어도 좋다)을 통해 샤프트(65)에 전달되고, 샤프트(65)는 제2 감속기(66), 제3 감속기(67)와 결합하여 제2 암(44)을 제1 암(42)과 제4 암(50)에 대해서 상대적으로 회전시킨다. 샤프트(65)의 동력은 제1 암(42) 중에 구비된 연결 수단(68)(여기에서는 벨트 풀리 기구이지만, 샤프트와 톱니바퀴의 조합이어도 좋다)과 제4 감속기(69)를 통해 제1 암(42)을 기대(41)에 대해서 상대적으로 회전시킨다. 또, 샤프트(65)의 동력은 제4 암(50) 중에 구비된 연결 수단(70)(여기에서는 벨트 풀리 기구이지만, 샤프트와 톱니바퀴의 조합이어도 좋다)과 제5 감속기(71)를 통해 제4 암(50)을 기대(41)에 대해서 상대적으로 회전시킨다.

제1 모터(61) 및 제2 모터(63)는 도시하지 않는 제어 장치에 의해, 독립 혹은 협조 운전된다. 이와 같이 하여 암(42), 제2 암(44), 제3 암(46) 및 제4 암(50)은 상대적으로 회전하여 승강대(48)를 승강시킨다. 이 때도 상기 제1의 실시예와 마찬가지로 도시하지 않는 제어 장치에 의해 모터의 회전수를 보정할 수가 있다.

다음에, 제2의 실시예와 관련되는 다관절 로봇의 승강 동작을 설명한다.

＜상승 동작＞

도 3 및 도 4의 상태로부터, 제2 모터(63)(도 1)를 회전시켜, 연결 수단(64)을 통해 샤프트(65)에 전달하고, 샤프트(65)는 제2 감속기(66), 제3 감속기(67)와 결합하여 제2 암(44)을 도 4에서 보아 반시계방향으로 회전시킨다. 또, 샤프트(65)의 동력은 제1 암(42) 중에 구비된 연결 수단(68)과 제4 감속기(69)를 통해 제1 암(42)을 기대(41)에 대해서 시계방향으로 회전시킨다. 마찬가지로, 샤프트(65)의 동력은 제4 암(50) 중에 구비된 연결 수단(70)과 제5 감속기(71)를 통해 제4 암(50)을 기대(41)에 대해서 시계방향으로 회전시킨다. 그 결과, 제2 암(44)의 상단은 상승하고, 또한, 제1 모터(61)를 회전시켜 제1 감속기(62)를 통해 제3 암(46)을 시계방향으로 구동함으로써, 이에 수반하여, 제1 평행 링크 기구(53), 제2 평행 링크 기구(56), 및 제3 평행 링크 기구(58)도 각각 상하 방향으로 길게 늘어나게 된다. 이때 제1 감속기(62), 제2 감속기(66), 제3 감속기(67), 제4 감속기(69), 제5 감속기(71)의 회전비를 2：2：2：1：1로 함으로써, 승강대(48)는 수평 상태를 유지하면서 수직으로 상승한다.

＜하강 동작＞

도 3 및 도 4의 상태로부터, 제2 모터(63)(도 1)를 역회전시켜, 연결 수단(64)을 통해 샤프트(65)에 전달하고, 샤프트(65)는 제2 감속기(66), 제3 감속기(67)와 결합하여 제2 암(44)을 도 4에서 보아 시계방향으로 회전시킨다. 또, 샤프트(65)의 동력은 제1 암(42) 중에 구비된 연결 수단(68)과 제4 감속기(69)를 통해 제1 암(42)을 기대(41)에 대해서 반시계방향으로 회전시킨다. 마찬가지로, 샤프트(65)의 동력은 제4 암(50) 중에 구비된 연결 수단(70)과 제5 감속기(71)를 통해 제4 암(50)을 기대(41)에 대해서 반시계방향으로 회전시킨다. 그 결과, 제2 암(44)의 상단은 하강하고, 또한, 제1 모터(61)를 역회전시켜 제1 감속기(62)를 통해 제3 암(46)을 반시계방향으로 구동함으로써, 이에 수반하여, 제1 평행 링크 기구(53), 제2 평행 링크 기구(56), 및 제3 평행 링크 기구(58)도 각각 상하 방향으로 단축하게 된다. 이때 제1 감속기(62), 제2 감속기(66), 제3 감속기(67), 제4 감속기(69), 제5 감속기(71)의 회전비를 2：2：2：1：1로 함으로써, 승강대(48)는 수평 상태를 유지하면서 수직으로 하강한다.

제2의 실시예에 의하면, 제1 암(42)과 제2 암(44)과 제3 암(46)과 제4 암(50)의 조합으로 구성되는 신축 기구와 평행 링크 기구에 의해, 낮은 최저 자세와 장대한 승강 스트로크를 채용할 수가 있을 뿐만 아니라, 설치면의 공간 절약화를 할 수 있고, 소정의 위치 정밀도를 확보할 수 있는 강성을 구비한 산업용 로봇이 얻어지게 된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제3의 실시예를 나타내는 수평 다관절 기구로, 도 5는 다관절 로봇을 포함한 전체도이고, 도 6은 수평 다관절 기구를 설명하기 위한 다관절 로봇의 최저 자세의 도이고, 이들 도에 있어서, (29)는 승강대(8)(도 2) 상에 장착된 수평 다관절 기구이다.

도 5에 있어서, (a)는 다관절 로봇상의 수평 다관절 기구(29)가 닫힌 상태, (b)는 수평 다관절 기구(29)가 열린 상태로, (a), (b)에 있어서 각각 (1)은 정면도, (2)는 측면도, (3)는 평면도이다.

도 6에 있어서, (a)는 수평 다관절 기구(29)가 닫힌 상태, (b)는 수평 다관절 기구(29)가 열린 상태로, (a), (b)에 있어서 각각 (1)은 정면도, (2)는 평면도이다.

수평 다관절 기구(29)는 수직축(30)(도 2)의 회전에 선회하는 선회 베이스(31)와, 선회 베이스(31) 상에 병설되어 수평 방향으로 진퇴하는 2조의 수평 암(32)으로 구성되어 있다.

수평 암(32)의 선단에는 도시하지 않는 핸드(hand)가 장착되고, 반송 대상의 피작업물이 상기 핸드 상에 재치된다.

본 다관절 로봇는 상기 선회 베이스(31)에 의한 선회와 2조의 수평 암(32)에 의한 신축 운동에 의해, 반송 대상으로 되는 피작업물을 선회, 수평 이동의 반송 작업을 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 구성, 작용 및 효과를 가지므로, 다관절 로봇, 특히 수직 다관절 기구에 의해 장대한 승강 스트로크를 실현하는 다관절 로봇으로서 유용하다.

본 발명은 다관절 로봇 특히 수직 동작 기구에 의해 장대한 승강 스트로크를 실현하는 다관절 로봇에 적용하여, 낮은 최저 자세와 장대한 승강 스트로크(stroke)를 구비함과 아울러, 설치면의 공간 절약화를 가능하게 하고, 소정의 위치 정밀도를 확보할 수 있는 강성을 구비한 산업용 로봇을 제조, 제공하는 분야에 이용할 수가 있다.

Claims

기대와,

일단이 상기 기대에 지지되고 제1 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제1 암과,

일단이 상기 제1 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제2 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제2 암과,

일단이 상기 제2 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제3 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제3 암과,

상기 제3 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제4 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 승강대와,

일단이 상기 기대에 지지되고 상기 제1 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제4 암과,

일단이 상기 제4 암에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제5 수평축 둘레를 회전 가능하게 되고, 타단이 상기 제2 암에 지지되어 상기 제1 수평축에 평행한 제6 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제5 암과,

상기 제2 수평축에 회전 가능하게 지지된 제1 링크 베이스와,

상기 제3 수평축에 회전 가능하게 지지된 제2 링크 베이스와,

상기 기대와 상기 제1 링크 베이스에 회전 가능하게 지지되어 상기 제1 링크 베이스, 상기 제1 암 및 상기 기대와 함께 제1 평행 링크 기구를 형성하는 제1 보 조 링크와,

상기 제1 링크 베이스와 상기 제2 링크 베이스에 회전 가능하게 지지되어 상기 제2 링크 베이스, 상기 제2 암 및 상기 제1 링크 베이스와 함께 제2 평행 링크 기구를 형성하는 제2 보조 링크와,

상기 제2 링크 베이스와 상기 승강대에 회전 가능하게 지지되어 상기 승강대, 상기 제3 암 및 상기 제2 링크 베이스와 함께 제3 평행 링크 기구를 형성하는 제3 보조 링크를 구비함과 아울러,

상기 제1 암, 상기 제2 암, 상기 제3 암, 상기 제4 암 및 상기 제5 암의 길이 비는 1：2：1：1：1이고,

상기 제6 수평축은 상기 제2 수평축과 상기 제3 수평축의 중간에 있는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항에 있어서,

상기 제2 암에 제1 모터를 장착하고, 상기 제1 모터는 제1 감속기를 통해 상기 제3 암을 상기 제2 암에 대해서 상대적으로 회전시키고,

상기 제4 암에 제2 모터를 장착하고, 상기 제2 모터는 제2 감속기를 통해 상기 제5 암을 상기 제4 암에 대해서 상대적으로 회전시킴과 아울러, 상기 제4 암 중에 구비된 연결 수단과 제3 감속기를 통해 상기 제4 암을 상기 기대에 대해서 상대적으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
기대와,

일단이 상기 기대에 지지되고 제1 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제1 암과,

일단이 상기 제1 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제2 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제2 암과,

일단이 상기 제2 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제3 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 제3 암과,

상기 제3 암의 타단에 지지되고 상기 제1 수평축에 평행한 제4 수평축 둘레를 회전 가능하게 된 승강대와,

일단이 상기 기대에 지지되고 상기 제1 수평축 둘레를 회전 가능하게 되고 상기 제1 암과 함께 상기 제2 암을 상기 제2 수평축 둘레를 양쪽 잡음으로 지지하는 제4 암과,

상기 제2 수평축에 회전 가능하게 지지된 제1 링크 베이스와,

상기 제3 수평축에 회전 가능하게 지지된 제2 링크 베이스와,

상기 기대와 상기 제1 링크 베이스에 회전 가능하게 지지되어 상기 제1 링크 베이스, 상기 제1 암 및 상기 기대와 함께 제1 평행 링크 기구를 형성하는 제1 보조 링크와,

상기 제1 링크 베이스와 상기 제2 링크 베이스에 회전 가능하게 지지되어 상기 제2 링크 베이스, 상기 제2 암 및 상기 제1 링크 베이스와 함께 제2 평행 링크 기구를 형성하는 제2 보조 링크와,

상기 제2 링크 베이스와 상기 승강대에 회전 가능하게 지지되어 상기 승강대, 상기 제3 암 및 상기 제2 링크 베이스와 함께 제3 평행 링크 기구를 형성하는 제3 보조 링크를 구비한 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제3항에 있어서,

상기 제2 암에 제1 모터 및 제2 모터를 장착하고, 상기 제1 모터는 제1 감속기를 통해 상기 제2 암을 상기 제1 암에 대해서 상대적으로 회전시킴과 아울러, 제2 감속기를 통해 상기 제2 암을 상기 제4 암에 대해서 상대적으로 회전시키고, 상기 제1 암 중에 구비된 제1 연결 수단과 제3 감속기를 통해 상기 제1 암을 상기 기대에 대해서 상대적으로 회전시키고, 상기 제4 암 중에 구비된 제2 연결 수단과 제4 감속기를 통해 상기 제4 암을 상기 기대에 대해서 상대적으로 회전시킴과 아울러, 상기 제2 모터는 제5의 감속기를 통해 상기 제3 암을 상기 제2 암에 대해서 상대적으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항 또는 제3항에 있어서,

일단이 상기 제2 수평축 둘레를 회전 가능하게 상기 제1 암에 지지됨과 아울러, 타단이 상기 제3 수평축 둘레 회전 가능하게 상기 제3 암에 지지된 보조 암을 구비하고, 상기 보조 암은 상기 제2 암과 함께, 상기 제3 암을 양쪽 잡음으로 지지한 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제5항에 있어서,

상기 보조 암의 내부를 중공으로 하여 케이블의 통로로 하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 승강대에 수평 다관절 암을 장착한 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항 또는 제3항에 있어서,

승강축에 독립으로 동작 가능한 2개의 모터를 탑재하여, 암의 강성에 맞추어 2개 모터의 회전수를 미리 설정해 둔 상수(constant)에 의해 보정하고, 직선적으로 승강하도록 협조 동작이 가능한 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.