KR20080046213A - 산업용 로봇 - Google Patents

Abstract

로봇 암(3)을 베이스측 암 구성부재(11), 중간 암 구성부재(12) 및 선단측 암 구성부재(13)로 구성한다. 중간 암 구성부재(12)를 암 축방향 중간부에서 베이스측부(20)와 선단측부(21)로 분리하며, 암 축방향으로 분리되지 않으면서 암 축 둘레로 회전운동 가능하게 결합한다. 베이스측부(20)의 내부에, 구동축을 축방향으로 이동시키는 이동장치(31)를 수납하고 고정시킨다. 선단측부(21) 내부에, 구동축 외주면에 형성된 나사홈에 결합되는 나사 결합부재(32)를 수납하고 고정시킨다. 구동축을 나사 결합부재(32)에 결합시킨 상태에서 축방향으로 이동시키고, 나사 결합부재(32)를 구동축 둘레로 회전운동 시킴으로써, 선단측부(21)를 암 축방향으로 회전시킨다.

로봇, 다관절, 암, 암 구동수단, 회동수단

Description

산업용 로봇{INDUSTRIAL ROBOT}

본 발명은, 다관절형의 산업용 로봇에 관한 것이며, 특히 로봇 암의 동작 자유도를 향상시키는 구조의 기술분야에 속한다.

종래, 예를 들어 조립작업 현장이나 하역작업 현장 등에서는, 반송 개시처에 위치하는 워크(Work)를 산업용 로봇을 이용하여 반송처까지 반송하는 작업이 행해진다. 이 워크를 반송할 때에 이용되는 산업용 로봇으로서, 예를 들어 특허문헌 1(일본 특허 공개 평성 7-115312호 공보)에 개시된 바와 같이, 복수의 암 구성부재를 연결시켜 이루어지는 로봇 암을 구비한 다관절형의 산업용 로봇이 알려져 있다. 이 산업용 로봇의 복수 암 구성부재 중, 베이스측에 위치하는 베이스측 암 구성부재는, 거의 수평으로 이어지는 연결축에 의해 요동 가능하게 베이스에 연결되며, 선단측에 위치하는 선단측 암 구성부재는, 거의 수평으로 이어지는 연결축에 의해 상기 베이스측 암 구성부재 선단부에 요동 가능하게 연결된다. 선단측 암 구성부재의 선단부에는 손목부가 배치되며, 이 손목부에 워크가 파지(把持)되도록 구성된다. 상기 선단측 암 구성부재 및 베이스측 암 구성부재를 암 구동장치에 의해 각각 연결축 둘레로 요동시켜 손목부를 이동시킴으로써, 워크를 반송할 수 있다.

그런데, 조립작업 현장이나 하역작업 현장에서는, 워크 반송 개시처나 반송처 주위에 방해가 되는 물품 등이 위치해있는 경우가 있다. 이와 같은 작업현장에서 상기 특허문헌 1의 산업용 로봇을 이용할 경우, 이 산업용 로봇은 각 암 구성부재가 연결축 둘레로 요동할 뿐이며, 로봇 암의 동작에 자유도가 적으므로, 암 구성부재나 워크가, 반송 개시처나 반송처 주위의 물품 등에 간섭받지 않게 로봇 암을 움직이는 것은 어렵다.

이에 대하여, 주위 물품 등을 제거하거나, 로봇 암 자체를 다른 곳으로 이동시킴으로써, 암 구성부재나 워크가 주위의 물품 등에 간섭받지 않게 하는 것을 생각할 수 있으나, 작업현장 공간의 크기나 워크 반송 개시처 및 반송처의 위치에 따라 어려운 경우가 있다.

본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 로봇 암의 동작 자유도를 향상시킴으로써, 반송작업 현장 주위의 물품 등을 제거하거나, 로봇 암 자체를 다른 곳으로 이동시키는 일없이, 암 구성부재나 워크가 주위의 물품 등에 간섭받는 것을 회피하여, 워크를 원활하게 반송할 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 로봇 암 선단측의 암 구성부재보다 베이스측에 위치하는 암 구성부재를 암 축방향의 중간부에서 베이스측부와 선단측부로 분할하여, 선단측부를 베이스측부에 대하여 암축 둘레로 회전운동 가능하게 한다.

구체적으로 제 1 발명에서는, 복수의 암 구성부재를 연결축에 의해 서로 요동 가능하게 연결시켜 이루어지는 로봇 암과, 이 로봇 암이 장착된 베이스를 구비하는 다관절형 산업용 로봇을 대상으로 하며, 상기 로봇 암은, 상기 각 암 구성부재를 요동시키는 암 구동수단을 구비하고, 상기 로봇 암의 선단측에 위치하는 제 1 암 구성부재는, 선단부에 손목부를 가지며, 상기 로봇 암의 제 1 암 구성부재보다 상기 베이스측에 위치하는 제 2 암 구성부재는, 암 축방향의 중간부에서 베이스측과 선단측으로 분할됨과 더불어, 이 선단측부를 상기 베이스측부에 대하여 암 축 둘레로 회전운동 시키는 회동수단을 구비하는 구성으로 한다.

이 구성에 의하면, 제 2 암 구성부재의 선단측부를 회동수단에 의해 암 축 둘레로 회동시키면, 로봇 암의 선단측에 위치하는 제 1 암 구성부재도 동일방향으로 회동한다. 이 제 1 암 구성부재는 암 구동수단에 의해 구동되어 요동하는 것이므로, 상기 선단측부의 회전각도에 의해 제 1 암 구성부재의 요동방향을 변화시키기가 가능해지고, 이로써 로봇 암의 동작 자유도가 향상된다.

제 2 발명에서는, 제 1 발명에 있어서 회동수단은, 암 축방향으로 이어짐과 더불어, 외주면에 나사 홈이 형성된 구동축과, 이 구동축을 축방향으로 이동시키는 이동장치와, 상기 구동축의 나사 홈이 결합하는 결합부재를 구비하며, 상기 이동장치가 베이스측부 및 선단측부의 한쪽에 고정되고, 상기 결합부재가 다른 쪽에 고정되는 구성으로 한다.

이 구성에 의하면, 예를 들어 이동장치를 베이스측부에 고정시키고, 결합부재를 선단측부에 고정시킨 경우에는, 이동장치가 구동축을 축방향으로 이동시키면, 결합부재가 구동축의 나사홈을 따라 회동함으로써, 선단측부가 암 축 둘레로 회동한다. 한편, 이동장치를 선단측부에 고정시키고, 결합부재를 베이스측부에 고정시킨 경우에는, 이동장치가 구동축을 축방향으로 이동시키면, 베이스측부의 결합부재에 대하여 구동축 및 이동장치가 회동함으로써, 선단측부가 암 축 둘레로 회동한다.

제 3 발명에서는, 제 2 발명에 있어서 베이스측부 및 선단측부는 중공형상으로 형성되며, 이동장치가 베이스측부 및 선단측부의 한쪽에 수납되고, 나사 결합부재가 다른 쪽에 수납되는 구성으로 한다.

이 구성에 의하면, 회동수단을 제 2 암 구성부재의 내부에 수납하는 것이 가능해진다.

제 4 발명에서는, 제 2 또는 제 3 발명에 있어서, 이동장치에는, 구동축의 나사홈에 결합되는 너트와, 이 너트를 구동축 둘레로 회전시키는 전동기와, 이 전동기의 출력축 회전속도를 감속시켜 상기 너트로 전달하는 감속기구가 설치되는 구성으로 한다.

이 구성에 의하면, 전동기에 의해 너트를 회전시킴으로써, 구동축이 축방향으로 이동한다. 이때, 전동기의 출력축 회전속도가 감속되어 너트의 회전력이 증대하므로, 출력이 작으며 가벼운 전동기를 이용해도 구동축의 추진력을 크게 확보하여 선단측부를 암축 둘레로 충분한 힘으로 회동시키기가 가능해진다.

제 5 발명에서는, 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 제 1 암 구성부재에는, 손목부를 암 축방향으로 진퇴이동 시키는 손목부 구동수단이 설치되는 구성으로 한다.

이 구성에 의하면, 예를 들어 워크를 반송할 때 이 워크를 암 축방향으로 이동시킬 필요가 있는 경우에, 각 암 구성부재를 요동시키는 일없이, 손목부 구동수단에 의해 손목부를 진퇴이동 시키는 것만으로 대응하기가 가능해진다.

제 1 발명에 의하면, 제 2 암 구성부재를 베이스측부와 선단측부로 분할하여 이 선단측부를 베이스측부에 대하여 회전운동 가능하게 하므로, 로봇 암의 선단측에 위치하는 제 1 암 구성부재의 요동방향을 변화시킬 수 있으며, 로봇 암의 동작 자유도를 향상시킬 수 있다. 이로써, 반송 개시처나 반송처 주위의 물품 등을 제거하거나, 로봇 암을 다른 곳으로 이동시키는 일없이, 암 구성부재나 워크를 주위의 물품 등에 간섭받지 않게 움직일 수 있으며, 워크를 원활하게 반송할 수 있다.

제 2 발명에 의하면, 구동축을 직선이동 시키는 것만으로 선단측부를 암축 둘레로 회동시킬 수 있다.

제 3 발명에 의하면, 회동수단을 제 2 암 구성부재의 내부에 수납할 수 있으므로, 회동수단을 갖는 로봇 암을 소형으로 할 수 있다.

제 4 발명에 의하면, 출력이 작으며 가벼운 전동기를 이용하면서 제 2 암 구성부재의 선단측부를 충분한 힘으로 회동시킬 수 있으므로, 회동수단을 갖는 로봇 암을 경량화 할 수 있다.

제 5 발명에 의하면, 각 암 구성부재를 요동시키는 일없이, 손목부만을 암 축방향으로 진퇴이동 시킬 수 있으므로, 로봇 암의 동작 자유도를 더 한층 향상시킬 수 있다. 또 손목부를 암 축방향으로 이동시킬 때, 각 암 구성부재를 요동시키는 일없이 손목부 구동수단을 제어하는 것만으로 되므로, 로봇 암의 제어를 간단하게 할 수 있다.

도 1은, 실시형태에 관한 산업용 로봇의 측면도이다.

도 2는, 베이스측 암 구성부재의 베이스측 근방을 산업용 로봇의 배면측에서 본 확대도이다.

도 3은, 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 4는, 도 3의 B-B선 단면도이다.

도 5는, 산업용 로봇의 블록도이다.

도 6은, 산업용 로봇을 모식적으로 나타낸 도이다.

도 7은, 중간 암 구성부재의 선단측부를 암축 둘레로 회동시킨 상태의 도 1에 상당하는 도.

도 8은, 중간 암 구성부재의 선단측부를 암축 둘레로 회동시킨 상태의 산업용 로봇 배면도.

도 9는, 중간 암 구성부재의 베이스측부와 선단측부 사이에 연결장치를 설치한 형태를 나타낸 도 3에 상당하는 도.

도 10은, 도 9의 C-C선 단면도이다.

[부호의 설명]

1 : 산업용 로봇 2 : 베이스

3 : 로봇 암 11 : 베이스측 암 구성부재

12 : 중간 암 구성부재(제 2 암 구성부재)

13 : 선단측 암 구성부재(제 1 암 구성부재)

14 : 손목부 20 : 베이스측부

21 : 선단측부 22 : 암 회동장치(회동수단)

30 : 구동축 30a : 나사홈

31 : 이동장치 32 : 결합부재

33 : 전동기 34 : 감속기구

35 : 너트 37 : 출력축

61 : 베이스측 암 구동장치(암 구동수단)

62 : 중간 암 구동장치(암 구동수단)

63 : 선단측 암 구동장치(암 구동수단)

78 : 손목부 구동장치(손목부 구동수단)

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 그리고 이하의 바람직한 실시형태의 설명은 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명, 그 적용물 또는 그 용도의 제한을 의도하는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 다관절형의 산업용 로봇(1)을 나타낸 것이다. 이 로봇(1)은, 예를 들어 자동차 등의 조립작업 현장이나 하역작업 현장 등에서 워크(Work)(W)(도 1에만 나타냄)를 반송할 때에 이용되는 것이다.

상기 로봇(1)은, 지면에 고정되는 베이스(2)와, 이 베이스(2)에 장착되는 로봇 암(3)과, 로봇제어장치(4)(도 5에 나타냄)로 구성된다. 상기 베이스(2)는, 하 측에 위치하는 본체부(5)와, 이 본체부(5)의 상면에 설치된 선회대(6)와, 이 선회대(6)의 상면에 장착된 한 쌍의 로봇 암 지지부재(7)로 구성된다. 상기 선회대(6)는, 거의 수직으로 이어지는 회동축(도시 생략)에 의해 본체부(5)에 지지된다. 선회대(6)는, 예를 들어 전동기 및 감속기 등으로 구성되는 선회대 구동장치(8)에 의해 상기 회동축 둘레로 회동하도록 구성된다. 상기 로봇 암 지지부재(7)는, 도 8에도 나타내는 바와 같이, 선회대(6)의 상면으로부터 위쪽으로 이어지는 판상으로 형성되며, 측면이 서로 대향하도록 배치되고, 하단부가 선회대(6)에 고정된다.

상기 로봇 암(3)은, 상기 베이스(2)로부터 선단측을 향해 차례로 배치된 베이스측 암 구성부재(11), 중간 암 구성부재(12) 및 선단측 암 구성부재(13)를 구비한다. 선단측 암 구성부재(13)의 선단부에는, 물품 취급부(Material handling)(M)가 부착된 손목부(14)가 배치된다. 이들 암 구성부재(11∼13)는, 거의 직선으로 이어지는 중공 막대재료로 구성된다.

도 2 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 상기 베이스측 암 구성부재(11)의 베이스(2)측 단부에는, 암 길이방향인 암 축방향으로 돌출하는 한 쌍의 베이스측 연결부(11a)가 서로 간격을 두고 대향하도록 설치된다. 베이스측 암 구성부재(11)는, 베이스측 연결부(11a)가 상기 로봇 암 지지부재(7) 사이에서 이 지지부재(7)와 거의 평행으로 되도록 배치되며, 이 상태에서, 베이스측 연결부(11a)가 거의 수평으로 이어지는 제 1 연결축(16)에 의해 로봇 암 지지부재(7)의 상단부 근방에 요동 가능하게 연결된다. 제 1 연결축(16)은, 상기 로봇 암 지지부재(7) 및 베이스측 연결부(11a)를 관통하도록 형성되며, 양 끝단부에는 분리방지용 스토퍼(17)가 탈착 가능하게 장착된다. 또 로봇 암 지지부재(7)와 베이스측 연결부(11a) 사이에는, 상기 제 1 연결축(16)이 삽입되는 통모양의 스페이서(18)가 배치된다.

상기 베이스측 암 구성부재(11)의 베이스(2)측 외주면에는, 도 1에도 도시한 바와 같이, 이 암 구성부재(11) 지름방향으로 돌출하는 한 쌍의 제 1 판재(19)가 장착된다. 이들 제 1 판재(19)는 동일형상으로 형성되며, 도 2에 나타낸 바와 같이 서로 간격을 두고 거의 평행으로 이어진다. 도 1에 나타낸 바와 같이 제 1 판재(19)의 돌출방향 선단측에는, 베이스측 암 구성부재(11)의 베이스(2)측을 향하여 굴곡하도록 형성된 굴곡부(19a)가 배치된다. 또 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 베이스측 암 구성부재(11)의 선단부에는, 암 축방향으로 돌출하는 한 쌍의 선단측 연결부(11b)가 서로 간격을 두고 대향하도록 배치된다.

상기 중간 암 구성부재(12)는 본 발명의 제 2 암 구성부재이며, 도 1에도 나타낸 바와 같이 암 축방향의 중간부에서 베이스측부(20)와 선단측부(21)로 분할됨과 더불어, 선단측부(21)를 베이스측부(20)에 대하여 암축 둘레로 회동시키는 회동수단으로서의 암 회동장치(22)를 갖는다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 베이스측부(20)에는 선단측부(21) 쪽에 벽부(20a)가 배치되며, 선단측부(21)에는 베이스측부(20) 쪽에 벽부(21a)가 배치된다. 이들 벽부(20a, 21a)는, 서로 암 축방향으로 분리되지 않으면서 서로 암축 둘레로 회동 가능하게 연결수단(도시 생략)을 이용하여 연결된다.

상기 암 회동장치(22)는, 외주면에 나사홈(30a)이 형성된 구동축(30)과, 구동축(30)을 축방향으로 이동시키는 이동장치(31)와, 구동축(30)의 나사홈(30a)에 결합되는 결합부재(32)를 구비한다. 상기 구동축(30)은, 축방향 양끝에 걸쳐 사다리꼴 나사홈이 연속되어 형성된 사다리꼴 나사축으로 구성된다. 이 구동축(30)의 외주면에는, 축방향으로 직선형으로 이어지는 2개의 가이드홈(30b)이 둘레방향으로 약 180° 떨어져 형성된다. 상기 이동장치(31)는 베이스측부(20)의 중공부분에 수납되며, 또 결합부재(32)는 선단측부(21)의 중공부분에 수납된다.

상기 이동장치(31)로는, 예를 들어 일본 특허 공개 2003-343679호 공보에 개시된 장치를 이용할 수 있다. 즉 상기 이동장치(31)는, 구동축(30)의 축방향으로 차례로 배치된 전동기(33)와, 감속기구(34)와, 너트(35)를 구비하며, 그 중 감속기구(34) 및 너트(35)는, 구동축(30) 방향으로 이어지는 통모양의 케이싱(36)에 수납된다. 상기 전동기(33)의 출력축(37)은, 상기 구동축(30)이 삽입 통과하는 통모양으로 형성되며, 상기 케이싱(36) 내까지 이어진다. 이 케이싱(36)이 상기 베이스측 부재(20)에 고정된다.

상기 감속기구(34)는 유성기어기구로 구성된다. 감속기구(34) 내의 내접기어(Internal gear)(38)는 전동기(33) 쪽에 소경(小徑)부(38a)를, 너트(35) 쪽에 대경(大徑)부(38b)를 가지며, 이들 소경부(38a)와 대경부(38b)는 일체로 구성된다. 상기 소경부(38a)는, 볼트(40)에 의해 상기 출력축(37)에 회전 일체로 고정된다. 대경부(38b)의 내주면에는 내치(內齒)(38c)가 형성된다. 여기서 이 내치(38c)의 수는, 예를 들어 61개로 설정된다.

상기 케이싱(36)의 축방향 중간부 내주면에는 고리형의 장착부(41)가 설치된다. 장착부(41)에는, 내접기어(38)의 내치(38c)와 맞물리는 유성피니언(42)을 회 전 자유롭게 지지하는 지지축(43)이 고정된다. 유성피니언(42) 및 지지축(43)은, 내접기어(38)의 둘레방향으로 복수 배치된다. 여기서 이 유성피니언(42)의 치수는, 예를 들어 16개로 설정된다.

상기 케이싱(36) 내에는, 선 기어(Sun gear)로서의 기능을 갖는 통형의 출력회전체(44)가 2개의 베어링(45)을 개재하고 회전 자유롭게 지지된다. 출력회전체(44)는, 전동기(33) 쪽에 소경부(44a)를 가지며, 그 반대쪽에 대경부(44b)를 갖고, 이들 소경부(44a)와 대경부(44b)는 일체로 구성된다. 소경부(44b)의 외주면에는, 상기 유성피니언(42)과 서로 맞물리는 치(齒)(44c)가 형성된다. 여기서 이 출력회전체(44) 치(44c)의 수는, 예를 들어 29개로 설정된다.

상기 출력회전체(44)의 대경부(44b) 외주면에는 상기 베어링(45)이 고정된다. 또, 이 대경부(44b) 내주면에는 상기 너트(35)가 끼워진다. 너트(35)는, 출력회전체(44)에 볼트(47)로 고정된다. 너트(35)의 내주면에는, 상기 구동축(30)의 나사홈(30a)에 결합되는 돌기부(도시 생략)가 형성된다. 상기 케이싱(36)에는, 상기 구동축(30)의 회전을 규제하기 위한 고정수단이 설치된다. 즉 케이싱(36)에는, 그 끝단면의 개구를 막도록 폐색체(48)가 볼트(49)로 고정된다. 페색체(48)에는, 케이싱(36)의 바깥쪽으로 돌출하도록 장착부(48a)가 배치된다. 도 4에도 나타내는 바와 같이 이 장착부(48a)에, 상기 고정수단으로서의 2개의 판상 가이드부재(50)가, 상기 구동축(30)의 가이드홈(30b)에 각각 끼워지도록 장착된다.

상기 결합부재(32)는, 구동축(30)이 결합하도록 형성된 구멍부(32a)를 가지며, 상기 선단측부(21)에 고정된다.

도 8에 나타낸 바와 같이 상기 베이스측부(20)의 베이스(2) 쪽 단부에는, 베이스측 암 구성부재(11)와 마찬가지의 베이스측 연결부(12a)가 배치된다. 중간 암 구성부재(12)는, 베이스측 연결부(12a)가 상기 베이스측 암 구성부재(11)의 선단측 연결부(11b) 사이에 이 선단측 연결부(11b)와 거의 평행으로 되도록 배치되며, 이 상태에서 베이스측 연결부(12a)가 거의 수평으로 이어지는 제 2 연결축(24)에 의해 베이스측 암 구성부재(11)에 요동 가능하게 연결된다. 이 제 2 연결축(24)은 상기 제 1 연결축(16)과 마찬가지로 구성된다. 제 2 연결축(24)의 양 단부에는, 제 1 연결축(16)과 마찬가지로 스토퍼(25)가 배치된다. 또 베이스측 암 구성부재(11)의 선단측 연결부(11b)와 중간 암 구성부재(12)의 베이스측 연결부(12a) 사이에는 통모양의 스페이서(26)가 배치된다.

상기 중간 암 구성부재(12)의 선단측부(21) 선단부에는, 도 7에 나타내는 바와 같이 암 축방향으로 돌출하는 한 쌍의 선단측 연결부(12b)가 서로 간격을 두고 대향하도록 설치된다. 또 이 선단측부(21) 외주면 및 상기 베이스측부(20) 외주면에는, 도 8에도 나타낸 바와 같이 상기 제 1 판재(19)와 마찬가지로 굴곡부(27a)를 갖는 제 2 판재(27)가 각각 배치된다.

또, 상기 선단측 암 구성부재(13)는 본 발명의 제 1 암 구성부재이며, 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 선단측 암 구성부재(13)의 베이스(2)측 단부에는, 베이스측 암 구성부재(11)와 마찬가지의 베이스측 연결부(13a)가 배치된다. 선단측 암 구성부재(13)는, 베이스측 연결부(13a)가 상기 중간 암 구성부재(12)의 선단측 연결부(12b)와 거의 평행으로 되도록 배치되며, 이 상태에서 베이스측 연결부(13a)가 거의 수평으로 이어지는 제 3 연결축(55)에 의해 중간 암 구성부재(12)에 요동 가능하게 연결된다. 상기 제 3 연결축(55)은 상기 제 1 연결축(16)과 마찬가지로 구성된다. 제 1 연결축(16)과 마찬가지로, 제 3 연결축(55)의 양 단부에는 스토퍼(56)가 설치된다. 또 중간 암 구성부재(12)의 선단측 연결부(12b)와 선단측 암 구성부재(13)의 베이스측 연결부(13a) 사이에는 통모양의 스페이서(59)가 배치된다. 또 도 1에도 도시한 바와 같이, 선단측 암 구성부재(13)의 베이스(2) 쪽 외주면에는, 상기 제 1 판재(19)와 마찬가지로 굴곡부(60a)를 갖는 제 3 판재(60)가 설치된다.

상기 베이스측 암 구성부재(11)는, 베이스측 암 구동장치(61)에 의해 구동된다. 이 베이스측 암 구동장치(61)는, 로드(61a) 및 이 로드(61a)를 축방향으로 이동시키는 본체부(61b)를 구비하며, 이들 로드(61a) 및 본체부(61b)는 상기 구동축(30) 및 이동장치(31)와 마찬가지로 구성된다. 상기 본체부(61b)의 외주면은, 상기 제 1 연결축(16)과 거의 평행으로 이어지는 지지축(64)에 의해 로봇 암 지지부재(7)에 회동 가능하게 장착된다. 한편, 도 2에 나타낸 바와 같이 로드(61a)의 선단부에는, 이 로드(61a)와 직교하는 방향으로 이어지는 기둥형의 장착부(65)가 고정된다. 이 장착부(65)는 제 1 판재(19)의 굴곡부(19a) 사이에 배치되며, 지지축(66)에 의해 회동 가능하게 장착된다. 장착부(65)와 굴곡부(19a) 사이에는 스페이서(67)가 배치된다.

상기 중간 암 구성부재(12)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 중간 암 구동장치(62)에 의해 구동된다. 이 중간 암 구동장치(62)는, 상기 베이스측 암 구동장 치(61)와 마찬가지로 로드(62a) 및 본체부(62b)를 구비하며, 본체부(62b)가 지지축(68)에 의해 상기 제 1 판재(19)에 회동 가능하게 장착되며, 도 8에 나타낸 바와 같이, 로드(62a)의 선단부에 배치된 장착부(70)가, 지지축(69)에 의해 베이스측부(20)의 제 2 판재(27) 굴곡부(27a)에 장착된다. 부호 71은 스페이서이다.

상기 선단측 암 구성부재(13)는, 선단측 암 구동장치(63)에 의해 구동된다. 이 선단측 암 구동장치(63)는, 상기 베이스측 암 구동장치(61)와 마찬가지로 로드(63a) 및 본체부(63b)를 구비하며, 본체부(63b)가 지지축(75)에 의해 선단측부(21)의 제 2 판재(27)에 회동 가능하게 장착되며, 도 7에 나타낸 바와 같이, 로드(63a)의 선단부에 배치된 장착부(79)가, 지지축(76)에 의해 제 3판재(60)의 굴곡부(60a)에 장착된다. 부호 80은 스페이서이다. 상기 베이스측 암 구동장치(61), 중간 암 구동장치(62) 및 선단측 암 구동장치(63)는, 본 발명의 암 구동수단이다.

또 선단측 암 구성부재(13)의 선단측에는, 손목부(14)를 암 축방향으로 진퇴이동 시키는 손목부 구동수단으로서의 손목부 구동장치(78)가 설치된다. 이 손목부 구동장치(78)는, 상기 구동축(30) 및 이동장치(31)와 마찬가지로 구성된 로드(78a) 및 이 로드(78a)를 축방향으로 이동시키는 본체부(78b)를 구비한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 선회대 구동장치(8), 베이스측 암 구동장치(61), 중간 암 구동장치(62), 선단측 암 구동장치(63), 암 회동장치(22), 및 손목부 구동장치(78)는, 상기 로봇제어장치(4)에 접속되며, 이 로봇제어장치(4)의 지령에 따라 별개로 작동한다.

상기와 같이 구성된 산업용 로봇(1)에서는, 로봇제어장치(4)가 암 회동장 치(22)의 전동기(33)를 작동시킴으로써, 도 3에 나타낸 바와 같이 출력축(37)이 내접기어(38)를 회전시킨다. 이 내접기어(38)의 회전에 의해 유성피니언(42)이 회전하며, 출력회전체(44) 및 너트(35)를 내접기어(38)의 회전방향과는 반대방향으로 회전시킨다. 이 너트(35)의 회전속도는 감속기구(34)에 의해 소정속도로 감속되고, 그 결과 회전력은 증대한다. 이때, 구동축(30)은, 가이드부재(50)에 의해 회전하지 않게 구성되어 있으므로, 가이드부재(50)에 안내되면서 축방향(도 3의 화살표(X) 방향)으로 이동한다. 이 구동축(30)이 축방향으로 이동하면, 이 구동축(30)에 결합된 결합부재(32)가 구동축(30) 둘레(도 3의 화살표(Y) 방향)로 회전하고, 이로써 도 6에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 중간 암 구성부재(12)의 선단측부(21)가 베이스측부(20)에 대하여 암 축 둘레로 회전운동 한다. 이 선단측부(21)의 회전력은 이동장치(32)에 의한 구동축(30)의 추진력에 의해 얻어지는데, 이 구동축(30)의 추진력은, 전동기(33)와 너트(35) 사이에 감속기구(34)를 설치하여 너트(35)의 회전력을 증대시키므로 충분히 확보되며, 선단측부(21)의 회전력이 충분히 얻어진다. 이 선단측부(21)의 회동방향은, 전동기(33)의 회전을 역전시킴으로써 변경할 수 있으며, 또 선단측부(21)의 회전각도는, 전동기(33)의 작동시간을 바꿈으로써 설정할 수 있다.

또 로봇제어장치(4)가 베이스측 암 구동장치(61) 전동기(도시 생략)의 회전을 역전시킴으로써, 로드(61a)가 축방향으로 이동하여 본체부(61b)로부터의 돌출길이가 바뀐다. 이로써, 도 6에 화살표(S)로 나타낸 바와 같이, 베이스측 암 구성부재(11)가 제 1 연결축(16) 둘레로 요동한다. 또한 중간 암 구성부재(12) 및 선단 측 암 구성부재(13)도 마찬가지로, 도 6에 화살표(T 및 U)로 나타낸 바와 같이, 중간 암 구동장치(62) 및 선단측 암 구동장치(62)에 의해 각각 제 2 연결축(24) 및 제 3 연결축(55) 둘레로 요동한다. 또 선회대 구동장치(8)를 작동시킴으로써, 로봇 암(3) 전체가 수직축 둘레로 회전운동 한다.

상기 중간 암 구성부재(12)의 선단측부(21)를, 상기 암 회동장치(22)에 의해, 도 1에 나타낸 상태로부터 도 7 및 도 8에 나타낸 상태로 되도록 약 90° 회전시키면, 선단측 암 구성부재(13), 제 3 연결축(55) 및 선단측 암 구동장치(63)도 동일방향으로 동일 회전각도만큼 회동한다. 이 선단측 암 구성부재(13)를, 상기와 같이 제 3 연결축(55) 및 선단측 암 구동장치(63)와 함께 회동시킴으로써, 선단측 암 구성부재(13)의 요동방향을 변화시키는 것이 가능해지며, 로봇 암(3)의 동작 자유도가 향상된다.

또, 워크(W)를 암 축방향으로 이동시킬 경우에, 선회대(6)를 선회시키거나, 상기 암 구성부재(11∼13)를 요동시키는 일없이, 손목부 구동장치(78)의 전동기(도시 생략)를 작동시키는 것만으로 대응 가능해진다. 이 손목부(14)의 이동방향은 손목부 구동장치(78)의 전동기(도시 생략) 회전방향을 역전시킴으로써 변경할 수 있다.

이 산업용 로봇(1)을, 예를 들어 자동차조립작업 현장에 설치한 경우에는, 도시하지 않으나, 팰릿 등에 위치하는 핸들(Sterring wheel)을 워크(W)로서 손목부(14)로 파지(把持)한 후, 이 핸들을 차체(車體)의 도어 개구부로부터 차량 내 운전석으로 반송한 다음, 핸들 장착공에 차체의 핸들축을 삽입시킨다. 또 시트를 차 체에 조립하는 경우도 마찬가지로, 차량 밖에서 시트를 워크(W)로서 파지한 후 차량 내로 반송한 다음, 시트 장착공을 차체의 장착부위와 일치시킨다. 이와 같이 차량 밖에서 파지한 워크(W)를 차량 내로 반송할 때에는, 주위에 팰릿이나 차량 본체의 구성부재 등이 존재하므로, 반송경로가 복잡해진다. 이 경우에, 상기와 같이 암 회동장치(22)를 작동시켜 선단측 암 구성부재(13)의 요동방향을 변화시킴으로써, 암 구성부재(11∼13)나 워크(W)가 팰릿이나 차체의 구성부재에 간섭받지 않도록 하기가 가능해진다. 또한 이 산업용 로봇(1)은, 자동차의 내장부품 외에도, 타이어 등을 차체에 장착시킬 경우에 이용하는 것도 가능하다.

또 상기 핸들의 장착 시에 이 핸들 장착공으로 핸들 축을 삽입할 때, 로봇 암(3)에 의해 핸들 장착공을 핸들의 연장선 위로 위치시킴과 동시에, 선단측 암 구성부재(13)의 암축 선을 핸들축 연장선과 거의 일치시키도록 함으로써, 그 후 손목부(14)를 손목부 구동장치(78)에 의해 암 축방향으로 진출시키는 것만으로 핸들 장착공으로 핸들을 삽입시키기가 가능하다. 또, 타이어 조립 시에 이 타이어 바퀴의 체결공으로 볼트를 삽입시킬 경우도 마찬가지이다.

이상 설명한 바와 같이, 이 실시형태에 관한 산업용 로봇(1)에 의하면, 중간 암 구성부재(12)를 베이스측부(20)와 선단측부(21)로 분할하여 이 선단측부(21)를 베이스측부(20)에 대하여 회동시키도록 하므로, 선단측 암 구성부재(13)의 요동방향을 변화시킬 수 있으며, 로봇 암(3)의 동작 자유도를 향상시킬 수 있다. 이로써, 반송 개시처나 반송처 주위의 물품 등을 제거하거나, 로봇 암(3)을 다른 곳으로 이동시키는 일없이, 상기 암 구성부재(11∼13)나 워크(W)를 주위의 물품 등에 간섭받지 않게 움직일 수 있으며, 워크(W)를 원할하게 반송할 수 있다.

또 암 회동장치(22)의 이동장치(31)를 베이스측부(20)에 수납하며, 결합부재(32)를 선단측부(21)에 수납하므로, 암 회동장치(22)를 갖는 로봇 암(3)을 소형화할 수 있다.

또한 암 회동장치(22)의 이동장치(31)에 감속기구(34)를 내장하므로, 출력이 작으며 가벼운 전동기(33)를 이용하면서 선단측부(21)를 충분한 힘으로 회동시킬 수 있다. 이로써, 암 회동장치(22)를 갖는 로봇 암(3)을 가볍게 할 수 있다.

또 손목부 구동장치(78)에 의해 손목부(14)를 암 축방향으로 이동시키도록 하므로, 선회대(6)를 선회시키는 일없이, 또 암 구성부재(11∼13)를 요동시키는 일없이, 워크(W)를 암 축방향으로 이동시킬 수 있으며, 로봇 암(3)의 동작 자유도를 더 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 이와 같이 손목부(14)를 암 축방향으로 이동시킬 때에 선회대 구동장치(8) 및 암 구동장치(11∼13)를 제어하지 않아도 되므로, 로봇 암(3)의 제어를 간단하게 할 수 있다.

그리고 상기 중간 암 구성부재(12)의 베이스측부(20)와 선단측부(21)를, 도 9 및 도 10에 나타낸 연결장치(85)에 의해, 서로 암 축방향으로 분리하지 않게 또 서로 암 축 둘레로 회동 가능하게 연결하도록 해도 된다.

상기 연결장치(85)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 구동축(30)을 둘러싸도록 형성된 제 1 통형부재(86)와, 이 제 1 통형부재(86)의 외주면을 둘러싸도록 형성된 제 2 통형부재(87)와, 상기 제 1 통형부재(86) 외주면 및 제 2 통형부재(87) 내주면 사이에 배치된 2개의 베어링(88a, 88b)을 구비한다.

상기 제 1 통형부재(86)의 선단측부(21) 쪽 단부에는 플랜지(86a)가 일체성형 된다. 이 플랜지(86a)에는, 선단측부(21) 쪽 면에 개구되며 축방향으로 이어지는 나사구멍(86b)이 둘레방향으로 간격을 두고 복수 배치된다. 또 상기 선단측부(21)의 벽부(21a)에는, 상기 나사구멍(86b)에 일치하도록 관통구멍(21b)이 형성된다. 이 관통구멍(21b)으로 볼트(84)를 삽입시키고, 이 볼트(84)를 나사구멍(86b)에 결합시킴으로써, 제 1 통형부재(86)가 선단측부(21)에 체결 고정되도록 구성된다.

상기 제 1 통형부재(86)의 베이스측부(20) 쪽 끝단면에는, 나사구멍(86d)이 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성된다. 또 제 1 통형부재(86)의 외주면에는, 한쪽 베어링(88a)의 내주부가 끼워지는 단차부(86c)가 형성된다. 다른 쪽 베어링(88b)은, 상기 한쪽 베어링(88a)보다 베이스측부(20) 쪽에 위치하며, 이들 베어링(88a, 88b) 사이에는, 이 베어링(88a, 88b)의 간격을 유지하기 위한 통형의 칼라(89)가 배치된다. 여기서 상기 베어링(88a, 88b)은, 스러스트 베어링이 이용된다.

이 연결장치(85)를 이용한 형태에서, 결합부재(32)는, 구동축(30)의 축방향으로 길게 이어지는 통모양으로 형성되며, 이 결합부재(32)의 선단측부(21) 쪽이 제 1 통형부재(86) 안쪽으로 삽입된다. 상기 결합부재(32)의 베이스측부(20) 쪽에는 플랜지(32b)가 일체성형 된다. 이 플랜지(32b)에는, 축방향으로 관통하는 복수의 관통구멍(32c)이 상기 나사구멍(86d)과 일치하도록 형성된다. 연결장치(85)를 측방에서 볼 때, 상기 2개의 베어링(88a, 88b)은, 상기 결합부재(32)의 구멍 부(32a)가 형성된 부분에 중복된다.

상기 제 1 통형부재(86)와 결합부재(32) 플랜지(32b) 사이에는, 베어링(88a, 88b)을 상기 단차부(86c)와의 사이에서 유지하는 고리형의 유지부재(90)가 배치된다. 유지부재(90)에는, 축방향으로 관통하는 복수의 관통구멍(90a)이 상기 나사구멍(86d)과 일치하도록 형성된다. 상기 플랜지(32b)의 관통구멍(32c)과 상기 유지부재(90) 관통구멍(90a)으로 볼트(91)를 삽입시키고, 이 볼트(91)를 나사구멍(86d)에 결합시킴으로써, 유지부재(90) 및 결합부재(32)가 제 1 통형부재(86)와 일체화하도록 구성된다. 이 상태에서, 베어링(88a, 88b)의 내주부가 제 1 통형부재(86)에 고정된다.

상기 제 2 통형부재(87) 내주면의 선단측부(21) 쪽 단부와, 상기 제 1 통형부재(86) 외주면 사이에는 고리형의 실링부재(92)가 배치된다. 또 제 2 통형부재(87)의 내주면에는, 한쪽 베어링(88a)의 외주부가 끼워지는 단차부(87b)가 형성된다. 제 2 통형부재(87)의 베이스측부(20) 쪽 단부에는, 다른 쪽 베어링(88b)의 외주부에 접촉하는 고리형의 접촉부재(93)가 배치된다. 이 접촉부재(93)는, 도시하지 않으나, 볼트 등으로 제 2 통형부재(87)에 고정된다. 이로써, 제 2 통형부재(87)가 베어링(88a, 88b)의 외주부와 일체화하며, 제 1 통형부재(86)에 대하여 축방향으로 이동하지 않게 됨과 더불어, 이 제 2 통형부재(87) 및 접촉부재(93)가, 제 1 통형부재(86)의 둘레로 회동 가능해진다. 또, 접촉부재(93) 내주면과 상기 유지부재(90) 외주면 사이에는 실링부재(92)가 배치된다.

도 10에 나타내는 바와 같이 상기 접촉부재(93)의 베이스측부(20) 쪽 단면에 는, 나사구멍(93a)이 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성된다. 또, 베이스측부(20)의 벽부(20a)에는, 상기 관통구멍(93a)에 일치하도록 관통구멍(도시 생략)이 형성된다. 이 벽부(20a)의 관통구멍에 볼트(83)(도 10에 가상선으로 나타낸다)를 삽입시키고, 이 볼트(83)를 나사구멍(93a)과 결합시킴으로써, 제 2 통형부재(87)가 접촉부재(93)와 함께 베이스측부(20)와 일체화한다.

이 연결장치(85)를 구비한 중간 암 구성부재(12)에서는, 이동장치(31)를 작동시켜 구동축(30)을 화살표(X) 방향으로 이동시키면, 결합부재(32)와 일체인 제 1 통형부재(86)가, 베이스측부(20)와 일체인 제 2 통형부재(87)에 대하여 축 둘레(화살표(Y)로 나타냄)로 회동하고, 이로써 선단측부(21)가 베이스측부(20)에 대하여 회동한다.

또 상기 실시형태에서는, 이동장치(31)에, 감속기구(34)로서 유성기어기구를 설치했으나, 감속기구(34)는 유성기어기구 이외로 구성해도 된다. 또한 상기 실시형태에서는, 구동축(30)을 사다리꼴 나사축으로 구성하며, 너트(35)를 사다리꼴 나사에 결합하도록 구성했으나, 구동축을 볼 나사축으로 구성하며, 너트를 볼 나사축에 결합하도록 구성된 볼 나사 너트로 구성해도 된다.

또한 이 실시형태에서는, 중간 암 구성부재(12)에 암 회동장치(22)를 설치하여 선단측부(21)를 회동시키도록 했으나, 이 암 회동장치(22)를 설치할 암 구성부재는, 손목부(14)를 갖는 선단측 암 구성부재(13)보다 베이스(2) 쪽에 위치하는 암 구성부재(11, 12)의 적어도 1개이면 되며, 베이스측 암 구성부재(11)라도 된다. 또, 암 회동장치(22)를 베이스측 암 구성부재(11) 및 중간 암 구성부재(12)의 양쪽 에 설치해도 된다. 이로써, 로봇 암(3)의 동작 자유도가 더 한층 향상된다.

또 로봇 암(3)의 암 구성부재 수는 2개라도 되며, 4개 이상이라도 된다. 이들 암 구성부재는 서로 길이를 다르게 해도 된다.

또한 상기 암 구동장치(61∼63)는, 예를 들어 각 연결축(16, 24, 55)을 전동기로 회동시키도록 한 것으로 구성해도 되며, 유체압력으로 작동하는 실린더장치로 구성해도 된다.

또 이 산업용 로봇(1)은, 예를 들어 사출성형기 등으로 성형된 제품을 성형 틀로부터 취출할 경우나, 성형 틀에 삽입부재를 투입할 경우에도 이용할 수 있다. 또한 이 산업용 로봇(1)을 이용하여, 예를 들어 한쪽 팰릿으로부터 다른 쪽 팰릿으로 워크(W)를 옮기거나, 팰릿으로부터 워크(W)를 내리거나, 또 워크(W)를 팰릿으로 얹거나 하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 산업용 로봇은, 예를 들어 자동차 조립작업 현장에서 워크를 반송하는 데 적합하다.

Claims (5)

1. 복수의 암 구성부재를 연결축에 의해 서로 요동 가능하게 연결시켜 이루어지는 로봇 암과, 이 로봇 암이 장착된 베이스를 구비하는 다관절형 산업용 로봇에 있어서,

   상기 로봇 암은, 상기 각 암 구성부재를 요동시키는 암 구동수단을 구비하며,

   상기 로봇 암의 선단측에 위치하는 제 1 암 구성부재는 선단부에 손목부를 갖고,

   상기 로봇 암의 제 1 암 구성부재보다 상기 베이스측에 위치하는 제 2 암 구성부재는, 암 축방향의 중간부에서 베이스측부와 선단측부로 분할됨과 더불어, 이 선단측부를 상기 베이스측부에 대하여 암 축 둘레로 회전운동 시키는 회동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
2. 제1항에 있어서,

   회동수단은, 암 축방향으로 이어짐과 더불어, 외주면에 나사 홈이 형성된 구동축과, 이 구동축을 축방향으로 이동시키는 이동장치와, 상기 구동축의 나사 홈이 결합하는 결합부재를 구비하며,

   상기 이동장치가 베이스측부 및 선단측부의 한쪽에 고정되고, 상기 결합부재가 다른 쪽에 고정되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
3. 제2항에 있어서,

   베이스측부 및 선단측부는 중공형상으로 형성되며,

   상기 이동장치가 베이스측부 및 선단측부의 한쪽에 수납되고, 상기 나사 결합부재가 다른 쪽에 수납되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 이동장치에는, 구동축의 나사홈과 결합하는 너트와, 이 너트를 구동축 둘레로 회전시키는 전동기와, 이 전동기의 출력축 회전속도를 감속시켜 상기 너트로 전달하는 감속기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   제 1 암 구성부재에는, 손목부를 암 축방향으로 진퇴이동 시키는 손목부 구동수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.

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