KR20080086553A

KR20080086553A - 아크 용접용 로봇

Info

Publication number: KR20080086553A
Application number: KR1020087021711A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 하니야; 아츠시 이치반가세; 고이치 야마구치
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2008-09-25
Also published as: JP4142304B2; US7836789B2; WO2003035337A1; EP1457295A1; EP1457295B1; EP2502715B1; EP1457295A4; US8020467B2; KR20040051615A; EP2502715A1; JP2003200376A; CN1575220A; CN100381260C; US20100229671A1; US20040261562A1

Abstract

본 발명은 엔드 이펙터와 상부 아암 사이에 걸쳐진 케이블 등이 손목부의 동작에 기인한 굴곡이 작으며, 케이블 등이 상부 아암 둘레에 감겨지지 않고, 케이블 등이 주변장치와 간섭하지 않는 산업용 로봇을 제공한다.

회전체(7)에 부착된 엔드 이펙터(9)에 동력, 신호, 또는 재료를 공급하는 케이블(12) 등이 끌어내어지는 통과구(25)가, 상기 동체(6)가 상기 제1 축(R축)의 중심과 교차하는 위치에 개구된다. 통과구(25)로부터 끌어내어진 케이블(12) 등이 엔드 이펙터(9)에 연장된다.

Description

아크 용접용 로봇{ROBOT FOR ARC WELDING}

본 발명은 산업용 로봇, 특히 아크 용접용 수직 다관절 로봇에 관한 것이다.

최근, 6축 수직 다관절 로봇의 단부에 아크 용접용 토오치를 부착함으로써 제조된 아크 용접 로봇이 많은 산업 분야에 많이 쓰이고 있다. 이 6축 수직 다관절 로봇은 기대(base stand) 상에서 수직축 둘레를 선회하게 되는 선회 베이스(기본 제1 축), 선회 베이스에 부착되어 전후 방향으로 요동하게 되는 하부 아암(기본 제2 축), 하부 아암의 단부에 부착되어 상하 방향으로 요동하게 되는 상부 아암(기본 제3 축), 및 상부 아암의 단부에 부착된 3개의 자유도를 갖는 손목부(제1 내지 제3 손목축)를 구비한다. 손목부의 단부에 아크 용접용 토오치가 부착되는 경우에, 아크 용접용 토오치가 임의의 위치에서 임의의 자세를 취할 수 있으므로, 아크 용접이 자유롭게 실행될 수 있다.

도 8은 종래의 아크 용접 로봇의 측면도이다.

도면에서, 참조 부호 3은 하부 아암이며, 선회 베이스(도시되지 않음)에 의해 피벗 가능하게 지지되어 전후 방향으로 요동한다. 참조 부호 4는 상부 아암이며, 하부 아암(3)의 단부의 U축(지면에 수직한 축) 둘레에 회전 가능하고 피벗 가 능하게 지지되며, 상하 방향으로 요동한다. 참조 부호 5는 상부 아암의 단부에 부착된 손목부이다.

손목부(5)는 상부 아암의 길이 방향으로 연장하는 R축 둘레를 회전하는 동체(6), 동체(6)의 단부에 피벗 가능하게 지지되어 R축에 직교하는 B축(지면에 수직한 축) 둘레를 요동하는 요동체(7), 및 요동체(7)의 단부에 설치되며, B축에 직교하는 T축 둘레를 회전하는 회전체(8)를 구비한다.

참조 부호 9는 토오치 램프(10)를 통해 회전부(8)에 고정된 용접 토오치이다. 참조 부호 11은 상부 아암 상에 고정된 와이어 공급 장치이며, 도시하지 않은 와이어 저장 장치(예컨대, 와이어 릴(wire reel))로부터 용접 와이어를 인출하여, 용접 토오치(9)를 향해 압출하는 장치이다. 참조 부호 12는 용접 토오치(9)와 와이어 공급 장치(11)를 연결하는 콘딧 케이블(conduit cable)이다. 콘딧 케이블(12)은 용접 토오치(9)에 용접 와이어를 공급하기 위해 보호 튜브를 중심으로 하여, 용접 전류 공급용 케이블이나 실드 가스 공급용의 호스를 묶은 것이다.

그러나, 종래의 아크 용접 로봇은 요동체(7)가 B축 둘레에 요동될 때, 용접 토오치(9)가 상부 아암(4)에 대해 상하로 요동되어, 콘딧 케이블(12)이 굴곡하여, 용접 와이어의 공급이 방해되는 문제를 갖고 있다. 또한, 종래의 아크 용접 로봇은 회전체(8)가 T축 둘레에 회전될 때, 콘딧 케이블(12)이 손목부(5)와 상부 아암(4) 둘레에 감겨지는 또다른 문제를 갖고 있다.

이들 문제를 개선하기 위해서, 도 7에 도시된 바와 같이 콘딧 케이블(12)이 상부 아암(4) 상에 큰 아치(arch)를 형성하도록 연장되므로, 용접 토오치(9)의 동 작이 아치의 변형에 의해 흡수된다. 그러나, 큰 아치로 형성된 콘딧 케이블(12)이 워크와 주변장치를 간섭하므로, 아치가 불필요하게 커질 수는 없다. 따라서, 문제의 완전한 해결이 이루어지지 않았다.

따라서, 본 발명은 엔드 이펙터(end effector)와 상부 아암 사이에 걸쳐진 케이블 등이 손목부의 동작에 기인한 굴곡이 적으며, 케이블 등이 상부 아암 둘레를 감지 않고, 케이블 등이 주변장치와 간섭하지 않는 아크 용접용 로봇을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명에 따르면, 아암과, 상기 아암의 단부에 부착된 손목부를 구비한 아크 용접용 로봇이 제공된다. 상기 손목부는, 상기 아크의 단부에 부착되어 상기 아암의 길이방향의 제1 축 둘레로 회전하는 동체와, 상기 동체의 단부에 부착되어 상기 제1 축에 직교하는 제2 축 둘레로 요동하는 요동체와, 상기 요동체의 단부에 부착되어 제3 축 둘레로 회전하는 회전체를 구비한다.

아크 용접용 로봇에서 상기 회전체에 부착하는 엔드 이펙터에 접속되는, 용접 와이어 및 용접 전류 공급선을 묶어 이루어지는 콘딧 케이블을, 상기 동체의 내부에 통과시켜, 상기 동체의 상기 제1 축의 축심과 교차하는 위치에 개구하여 설치한 통과구로부터 인출하여 상기 엔드 이펙터까지 연장하고, 상기 요동체가 상기 제 1 축의 축 방향으로 연장된 상태로 상기 동체의 상기 통과구로부터 상기 요동체의 도중까지의 범위에 있어서, 상기 제1 축 및 제2 축에 직교하는 방향으로 개방된 공간이 형성되며, 상기 요동체가 요동하였을 때 상기 동체로부터 비어져 나올 수 있도록 상기 콘딧 케이블을 상기 공간에 통과시킨다.

또한, 청구항 2의 발명에 따르면, 상기 동체 구동용으로 사용되며, 상기 제1 축과 동심으로 상기 아암에 설치된 모터와 감속기를 더 구비하며, 상기 모터와 감속기는 각각 반부하(anti-load)측으로부터 부하측까지 관통하는 중공부를 구비하는 중공축 모터와 중공축 감속기이며, 상기 콘딧 케이블을 상기 중공부의 반부하측으로부터 끌어넣어져 상기 중공부의 부하측으로 끌어내어지게 된다.

또한, 청구항 3의 발명에 따르면, 상기 제1 축의 중심으로부터 떨어져 상기 아암에 설치된 모터, 및 상기 모터에 연결되어, 상기 제1 축과 동심으로 상기 아암에 설치된 동체를 구동하는 감속기를 더 구비하며, 상기 감속기는 반부하(anti-load)측으로부터 부하측까지 관통하는 중공부를 구비하는 중공축(hollow shaft) 감속기이며, 상기 콘딧 케이블을 상기 중공부의 반부하측으로부터 끌어넣어져 상기 중공부의 부하측으로 끌어내어지게 된다.

또한, 청구항 4의 발명에 따르면, 상기 동체는, 상기 제1 축에 평행하게 연장되는 편측의 부재로 구성하고, 상기 요동체를 상기 편측의 부재로 캔틸레버 지지한다.

또한, 청구항 5의 발명에 따르면, 상기 동체는 포크 형상을 갖도록 상기 제1 축에서 연장하는 2개의 부분을 구비하며, 포크 형상을 갖는 상기 2개의 부분 사이 에 상기 요동체를 끼워넣음으로써 상기 요동체를 요동 가능하게 지지하며, 상기 회전체에 부착된 엔드 이펙터에 동력, 신호, 또는 재료를 공급하는 콘딧 케이블이 끌어내어지는 통과구가, 상기 동체의 포크 형상 부품의 저부가 상기 제1 축의 중심과 교차하는 위치에 개구되며, 상기 통과구로부터 끌어내어진 상기 콘딧 케이블이 포크 형상의 2개의 부분 사이를 통과하여 엔드 이펙터에 연장된다.

또한, 청구항 6의 발명에 따르면, 상기 요동체는 제3 축과 평행하게 연장하는 포크 형상의 부분을 가지며, 상기 콘딧 케이블은 상기 요동체의 포크 형상의 2개의 부분 사이를 통과하여 상기 엔드 이펙터로 연장되며, 상기 포크 형상의 2개의 부분 사이로부터 상기 콘딧 케이블이 튀어나오는 것을 억제하는 구속편(restraining piece)이 상기 요동체의 포크 형상 부분 사이에 설치된다.

또한, 청구항 7의 발명에 따르면, 상기 아암의 측면에 진입구가 개구되며, 상기 콘딧 케이블이 상기 진입구로부터 상기 아암의 내부로 끌어넣어지며, 상기 아암의 내부로부터 상기 제1 축을 따라 상기 동체로 연장된다.

또한, 청구항 8의 발명에 따르면, 상기 회전체는 전방 단부로부터 후방 단부까지 관통하며, 상기 제3 축과 동심으로 설치된 원통 형상의 공간을 구비하며, 상기 엔드 이펙터가 상기 공간에 삽입되어 설치된다.

또한, 청구항 9의 발명에 따르면, 상기 제1 축과 동심으로 상기 아암에 설치된 상기 동체를 구동하는 제1 모터의 출력축, 상기 요동체를 구동하는 제2 모터의 출력축, 및 상기 제1 축에 직교하게 상기 동체에 설치된 상기 회전체를 구동하는 제3 모터의 출력축을 더 구비하며, 상기 동체의 내부에, 상기 제1 축의 위치로부터 기대 측으로 간격을 두고 평행이동한 수평면에 있어서, 상기 제2 축과 평행하고, 또한 상기 제1 축과 직각이 되도록 배치하고, 상기 제2 모터와 상기 제3 모터의 동력이 상기 동체의 포크 형상의 2개의 부분 사이에 배치된 벨트 풀리 기구를 통해서 상기 요동체와 상기 회전체에 전달된다.

또한, 청구항 10의 발명에 따르면, 상기 제2 모터와 상기 제3 모터 각각을 구동하는 동력/신호선을 더 구비하며, 상기 동력/신호선은 상기 제1 축의 중심으로부터 벗어난 위치에 설치되며, 상기 아암의 내부로부터 상기 동체의 내부까지 연장된다.

또한, 청구항 11의 발명에 따르면, 상기 엔드 이펙터는 아크 용접용 토오치이다.

또한, 청구항 12의 발명에 따르면, 상기 토오치에 용접 와이어를 공급하는 와이어 공급 유닛이 상기 아암 뒤에 부착된다.

또한, 청구항 13의 발명에 따르면, 상기 와이어 공급 유닛은, 상기 용접 와이어가 상기 제1 축에 평행하게 공급되는 방향으로 부착된다.

또한, 청구항 14의 발명에 따르면, 상기 콘딧 케이블은 코일 스프링을 수지로 피복하여 이루어진 보호 튜브에 의해 덮여져 보호된다.

본 발명에 따른 산업용 로봇은 로봇의 상부 아암의 주축(major axis)을 따라 엔드 이펙터용 케이블 등이 설치되어 있기 때문에, 주변장치 등과 케이블 등 사이 의 간섭을 방지하는 효과를 갖는다. 간섭이 발생하지 않기 때문에, 케이블 등의 찰과(abrasion), 단선 등의 손상이 회피되므로, 본 발명에 따른 로봇은 케이블 등의 수명을 연장하는 효과도 갖는다. 또한, 상부 아암과 손목부에서, 케이블 등이 손목부의 회전 중심축과 일치하도록 배치되는 한편, 손목 구동용의 기내 배선은 회전 중심축으로부터 벗어나게 위치된다. 따라서, 기내 배선은 케이블 등의 외주를 위성과 같이 회전한다. 그러므로, 본 발명의 로봇은 기내 배선과 케이블 등 사이의 간섭을 방지하는 효과를 갖는다. 또한, 손목부가 주축 둘레를 회전할지라도, 케이블 등은 단지 비틀어져 손목부의 회전을 허용하므로, 케이블 등의 굴곡이 발생하지 않는다. 이에 의해, 케이블 등의 내부를 통과하여 공급되는 용접 와이어의 공급 저항의 변화가 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 로봇은 용접 와이어의 안정적인 공급과 용접 품질이 극도로 향상하는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조로 설명한다.

도면에서, 참조 부호 1은 산업용 로봇의 기대이다. 선회 베이스(2)가 수직축(S축) 둘레를 선회할 수 있도록 기대(1) 상에 장착되며, 하부 아암(3)이 수평축(L축) 둘레를 선회할 수 있도록 선회 베이스(2)에 지지되어, 전후 방향으로 요동한다. 상부 아암(4)이 수평축(U축) 둘레를 선회할 수 있도록 하부 아암(3)에 지지되어, 상하 방향으로 요동한다.

참조 부호 5는 상부 아암(4)의 단부에 부착된 손목부이다. 손목부(5)는 상 부 아암(4)의 길이 방향으로 연장하는 중심축(R축: 제1 손목축) 둘레를 회전 가능하게 부착된 동체(body)(6), 동체(6)의 단부에 피벗 가능하게 지지되어 R축(B축: 제2 손목축)에 직교하는 축 둘레를 요동하는 요동체(swinging element)(7), 및 요동체(7)의 단부에 설치되어 회전축(T축: 제3 손목축) 둘레를 회전하는 회전체(rotating element)(8)를 구비한다.

참조 부호 9는 회전체(8)에 부착된 용접 토오치이며, 참조 부호 11은 상부 아암(4)의 후단부에 고정된 와이어 공급 유닛이다. 용접 와이어는 와이어 릴(도시하지 않음)로부터 와이어 공급 유닛(11)에 공급되며, 콘딧 케이블(12)을 통해 용접 와이어를 용접 토오치(9)에 공급한다. 콘딧 케이블(12)은 상부 아암(4)의 측면을 따라 R축에 평행하게 연장하여, 상부 아암의 측면에 개구된 진입구(21)로부터 상부 아암의 내부에 끌어넣어진다. 또한, 상부 아암(4)의 내부로부터 용접 토오치(9)까지의 콘딧 케이블(12)의 경로는 후술된다.

또한, 콘딧 케이블(12)은 코일 스프링을 수지로 피복함으로써 이루어진 보호 튜브를 통과하여 보호된다.

도 2는 도 1에 도시된 산업용 로봇의 입체도이다.

손목부(5)의 동체(6)는 평면 형상이 거의 U자 형상을 갖게 형성되며, R축에 평행하게 연장하는 2개의 부재(22, 23)를 가지며, 포오크(fork) 형상을 갖는다. 요동체(7)는 부재(22, 23) 사이에 끼워넣어지며, 센터 임렐러식(center impeller)으로 지지된다. 진입구(ingress opening)(21)로부터 상부 아암(4)의 내부에 진입하는 콘딧 케이블(12)은 동체(6)의 U자 형상 저부(24)에 개구된 통과구(passage opening)(25)로부터 다시 외부에 도달하며, 부재(22, 23) 사이의 공간을 통과하여 요동체(7)에 연장한다. 통과구(25)는 R축 둘레를 중심으로 한 개구이며, 콘딧 케이블(12)은 통과구(25)로부터 요동체(7)를 향해 R축을 따라서(콘딧 케이블(12)의 중심축이 R축과 일치하도록) 연장하게 배치되어 있다.

도 3은 도 1에 도시된 산업용 로봇의 상부 아암(4)을 도 1의 A-A'선을 따라 취한 평단면도이다.

도면에서, 참조 부호 31은 상부 아암(4)의 내부에 그 회전축(rotating shaft)의 중심축이 R축과 일치하게, 즉, R축과 동심으로 장착된 모터이다. 모터(31)는 감속기(32)와 중간축(intermediate shaft)(33)을 통해 손목부(5)의 동체(6)를 R축 둘레로 회전구동한다. 중간축(33)은 베어링(34, 35)에 의해 상부 아암(4)에 회전 가능하게 지지된다. 또한, 중간축(33)은 베어링(34)에 의해 지지되며, 감속기(32)에 연결된 고리형상부(36), 베어링(35)에 의해 지지되며, 동체(6)에 연결된 중공 원통부(37), 및 회전 중심(R축)으로부터 옵셋된 위치에 설치되는 접속부(38)를 구비한다. 중간축(33)은 전체로서 크랭크샤프트 형상을 갖는다(도 4 참조).

참조 부호 39는 기내 배선이다. 기내 배선(39)은 동체(6) 내에 설치되어 요동체(7)와 회전체(8)를 구동하는 모터(후술됨)를 구동하기 위해 사용된 동력선이다. 기내 배선(39)은 하부 아암(3)으로부터 상부 아암(4)에 끌어넣어지고, 점(39a)에서 상부 아암(4)에 클램프된다. 기내 배선(39)은 점(39a)으로부터 R축 둘레에 아크를 형성하여 원환상부(toric portion)를 형성하게 점(39b)까지 연장한 다. 또한, 기내 배선(39)은 점(39b)으로부터 U자 형상의 절곡부를 형성하게 점(39c)까지 연장한다. 기내 배선(39)은 점(39c)으로부터 다시 R축 둘레에 원환상부를 형성하게 점(39d)까지 연장하며, 중간축(33)의 고리형상부(36)에 의해 점(39c)에 클램프된다. 또한, 본 발명의 출원인은 일본국 실용신안 제2117576호(일본국 실공평 7-39575)로서 점(39a)으로부터 점(39d)에 도달하는 기내 배선(39)의 유지 구조에 대한 실용신안권리를 유지하고 있다.

기내 배선(39)은 점(39d)으로부터 중간축(33)의 접속부(38)를 따라 연장하며(도시를 생략하였지만, 기내 배선(39)은 접속부(38)에 적절하고 견고하게 묶여진다.), 중간축(33)의 중공 원통부(37)의 중심(R축)을 우회하여 중공부의 외주에 설치된 홈을 통해 동체(6)에 진입한다.

콘딧 케이블(12)은 상부 아암(4)의 측면에 개구된 진입구(21)로부터 상부 아암(4)에 진입하며 중간축(33)의 중공 원통부(37)의 중심의 중공부를 통해 동체(6)의 통과구(25) 외부로 나간다. 중공부와 통과구는 R축 둘레를 중심으로 하는 원통이므로, 콘딧 케이블(12)은 R축을 따라 일직선으로 외부에 끌어내어진다.

콘딧 케이블(12)은 R축 둘레를 중심으로 하지만, 기내 배선(39)은 R축의 중심으로부터 떨어진 위치에 위치된다. 따라서, 동체(6)가 R축 둘레를 회전할 때, 기내 배선(39)은 콘딧 케이블(12) 둘레를 위성(satellite)과 같이 주위를 움직인다. 따라서, 기내 배선(39)과 콘딧 케이블(12) 사이에 어떠한 간섭도 발생하지 않는다.

또한, 중간축(33)의 R축 둘레 회전중, 콘딧 케이블(12)과 중간축(33)의 접속 부(38) 사이의 간섭이 문제가 된다. 그러나, 콘딧 케이블(12)의 약간의 굴곡이 콘딧 케이블(12)과 접속부(38) 사이의 접촉을 견딜 수 있다. 따라서, 중간축(33)이 이 도면에 도시된 위치로부터 ±180°회전될 수 있다. 따라서, 이 간섭은 실용상의 관점에서 무의미하다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 산업용 로봇의 손목부의 측면도이다. 설명의 편의상, 손목부는 내부 기구를 도시하기 위해 손목부(5)의 동체(6)의 우측면의 커버를 제거하여 도시되어 있다.

도면에서, 참조 부호 51은 요동체(7)를 구동하기 위한 모터이다. 모터(51)는 동체(6)의 횡방향, 즉, R축에 수직하고, B축에 평행하게 장착된다. 풀리(52)가 모터(51)의 출력축에 부착된다. 참조 부호 53은 감속기이며, 요동체(7)에 접속되어 동체(6)의 단부에 부착된다. 풀리(54)는 감속기(53)의 입력축에 부착된다. 타이밍 벨트(55)가 풀리(54, 52) 둘레에 감겨진다. 즉, 모터(51)의 동력이 벨트 풀리 기구를 통해 감속기(53)에 전달되어, 요동체(7)를 B축 둘레에 회전구동시킨다.

참조 부호 56은 회전체(8)를 구동하는 모터이다. 모터(51)와 유사하게, 모터(56)는 동체(6)의 횡방향에 장착된다. 모터(56)의 동력이 좌측(지면의 뒤쪽)에 배치된 다른 벨트 풀리(도시하지 않음)를 통해 회전체(8)를 구동한다.

또한, 모터(51, 56)는 R축의 중심으로부터 하방으로 벗어난 위치에 장착된다. 이는 이들 모터와 R축을 따라 연장하는 콘딧 케이블(12) 사이의 간섭을 방지하기 위해 적용된다.

도 6은 도 5에 도시된 산업용 로봇의 손목부의 단부에 설치된 내부 기구를 도시하는 평단면도이다. 도 6에 도시된 경우에서는, 요동체(7)가 B축 둘레에 90°회전되어 수평 자세 즉, R축과 T축이 서로 일치하는 자세를 취하게 된다. 또한, 이 도면과 도 5에서 공통인 구성 요소는 이들 도면에서 동일한 부호를 붙이므로, 이와 같은 구성 요소의 설명은 생략된다.

참조 부호 61은 회전체 구동 모터(모터(56)와 상응하지만, 도 6에 도시되지 않음)의 동력을 풀리(62)에 전달하는 벨트이다. 베벨 기어(63)가 풀리(62)에 부착된다. 참조 부호 64는 요동체(7)에 T축에 평행하게 축상으로 지지되는 전동축을 지시한다. 베벨 기어(65, 66)는 전동축의 양단부에 각각 부착된다. 베벨 기어(65)는 베벨 기어(63)와 맞물림된다. 참조 부호 67은 회전체(8)에 부착된 베벨 기어이다. 베벨 기어(67)는 베벨 기어(66)와 맞물림된다. 이에 의해, 모터를 구동하는 회전체의 동력이 회전체(8)에 전달된다.

회전체(8)는 T축 둘레를 중심으로 하는 원통 형상의 중공부를 갖는다. 용접 토오치(9)가 중공부를 관통한다.

콘딧 케이블(12)이 회전체(8)를 관통한 용접 토오치(9)의 단부에 접속된다. 콘딧 케이블(12)은 포크와 같은 형상을 갖는 동체(6)의 부재(22, 23) 사이 공간에 R축과 동심으로 배치된다.

또한, 요동체 구동 벨트 풀리 기구와 회전체 구동 벨트 풀리 기구가 각각 부재(22, 23)에 배치된다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예인 산업용 로봇의 삼면도이며, 7a는 정면도, 7b 는 평면도, 및 7c는 우측면도이다. 기본 구성은 도 1 내지 도 6에 도시된 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일하다. 공통 구성 요소는 동일 부호를 붙이고, 이러한 구성 요소의 설명은 생략된다.

요동체(7)는 회전체(8)를 지지하는 본체(7a)와 본체(7a)의 좌우측(우측면에서 봄)에 설치되며, 제3 축(T축) 즉, 회전체(8)의 회전 중심 축과 평행하게 연장하는 2개의 부분(7b, 7c)을 구비하며, 포크 형상을 갖는다. 부분(7b, 7c)의 단부는 동체(6)의 좌우측에 설치되는 부재(22, 23)에 의해 각각 회전 가능하게 지지되며, 요동체(7)를 중심 임펠러 방식으로 지지한다. 콘딧 케이블(12)은 부재(22, 23) 사이의 공간과 부분(7a, 7b) 사이의 공간을 통해 회전체(8)(또한 이 회전체의 단부에 부착되는 용접 토오치)에 연장한다.

참조 부호 13은 부분(7b)에 고정된 케이블 서포트(cable support)이다. 케이블 서포트(13)는 부분(7b, 7c) 사이의 공간을 차단하며, 콘딧 케이블(12)이 부분(7b, 7c) 사이로부터 튀어나오는 것을 억제하는 구속편(restraining piece)으로 기능한다.

동체(6)의 부재(22, 23)를 연결하는 연결편(14)이 그 사이에 설치되며, 콘딧 케이블(12)이 동체(6)로부터 아래로 늘어지는 것을 억제한다.

이에 의해, 콘딧 케이블(12)의 변형이 케이블 서포트(13)와 연결편(14)에 의해 억제된다. 따라서, 요동체(7) 또는 회전체(8)를 크게 동작시킬지라도, 콘딧 케이블(12)은 손목부(5)로부터 크게 튀어나오거나 워크와 주변장치를 간섭하지 않는다. 또한, 요동체(7)가 직상으로 차올려질 때(요동체(7)가 도 7에 도시된 상태로 부터 180°요동될 때), 콘딧 케이블(12)은 동체(6)로부터 튀어나오는 것과 같이 변형되며, 케이블 서포트(13)는 이 변형을 억제하는 효과를 갖는다.

전술한 실시예에서 손목부(5)의 요동체(7)가 동체(6)의 단부에 중심 임펠러 방식으로 축 지지되어 있지만, 요동체(7)는 캔틸레버 방식(cantilevered manner)으로 지지될 수도 있다. 즉, 로봇은 도 2에 도시된 동체(6)의 2개의 부재(22, 23) 중 하나의 부재(23)를 제거함으로서 캔틸레버 방식으로 요동체(7)가 부재(22)에 의해 지지되는 구조를 선택할 수도 있다.

또한, 각각의 실시예에서 콘팃 케이블(12)이 측면으로부터 상부 아암(4)에 끌어넣어졌지만, 하기의 제1 및 제2 변형예와 같은 로봇을 구성함으로써 콘딧 케이블(12)이 상부 아암의 후방 단부로부터 용접 토오치까지 R축을 따라 일직선으로 연장될 수 있다.

(제1 변형예)

반부하측(anti-load side)으로부터 부하측까지 관통하는 중공부를 갖는 소위, 중공축 모터 및 중공축 감속기에 각각 모터(31)와 감속기(32)가 적용되므로, 콘딧 케이블(12)은 모터(31)의 중공축과 감속기(32)의 중공축을 통해 중간축(33)에 일직선으로(R축을 따라) 연장한다. 이 때, 바람직하게는, 와이어 공급 유닛(11)은, 용접 와이어의 공급 방향이 R축과 일치하게 부착된다. 이 구조는 측면으로부터 상부 아암(4)으로 콘딧 케이블(12)을 끌어 넣는 경우에 비해, 콘딧 케이블의 굴곡이 작기 때문에, 용접 와이어 공급 저항을 감소시키는 효과를 갖는다.

(제2 변형예)

제1 변형에에 사용된 중공축 모터는 고가이다. 그러므로, 중공축 감속기에서 감속기(32)만을 교체하고, 모터(31)를 R축에 평행하게 중심에서 벗어나게 하여, 벨트 풀리 기구를 통해 감속기(32)에 결합되도록 로봇에 적용될 수도 있다. 이 경우, 콘딧 케이블(12)은 R축을 따라 그 후방 단부로부터 상부 아암(4)에 진입하며, 이후 감속기(32)의 중공축에 진입한다.

또한, 실시예의 설명에서 아크 용접 로봇이 적용되었지만, 본 발명은 아크 용접 로봇으로 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 도장, 시일링, 연마, 핸들링과 같은 모든 용도에 적용될 수 있다. 즉, 엔드 이펙터(end effector)는 도장용 스프레이 건, 시일링용 노즐, 연마공구 또는 미케니컬 핸드 등일 수도 있다. 케이블 등은 도장용 호스, 시일재 공급 호스, 공압 공구 구동용 에어 호스, 전동공구 구동용의 동력선 등일 수도 있다.

또한, 콘딧 케이블(12)의 정렬 상태의 설명에, "R축과 동심", "R축과 평행"이라는 표현이 사용되어 있다. 그러나, 이들 표현은 기하학적인 정확성을 요구하는 것은 아니다. 물론, 본 발명의 목적과 효과를 이룰 수 있는 범위 내에 다소의 오차 여유가 허용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 산업용 로봇의 측면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 산업용 로봇의 입체도이다.

도 3은 도 1에 도시된 산업용 로봇의 상부 아암의 평단면도이다.

도 4는 중간축의 입체도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 산업용 로봇의 손목부의 측면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 손목부의 내부 기구를 도시하는 평단면도이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 산업용 로봇의 삼면도이다.

도 8은 종래 기술을 도시하는 산업용 로봇의 측면도이다.

Claims

아암과,

상기 아암의 단부에 부착된 손목부를 구비한 아크 용접용 로봇으로서,

상기 손목부는, 상기 아크의 단부에 부착되어 상기 아암의 길이방향의 제1 축 둘레로 회전하는 동체와,

상기 동체의 단부에 부착되어 상기 제1 축에 직교하는 제2 축 둘레로 요동하는 요동체와,

상기 요동체의 단부에 부착되어 제3 축 둘레로 회전하는 회전체를 구비한 아크 용접용 로봇에 있어서,

상기 회전체에 부착하는 엔드 이펙터에 접속되는, 용접 와이어 및 용접 전류 공급선을 묶어 이루어지는 콘딧 케이블을, 상기 동체의 내부에 통과시켜, 상기 동체의 상기 제1 축의 축심과 교차하는 위치에 개구하여 설치한 통과구로부터 인출하여 상기 엔드 이펙터까지 연장하고,

또한, 상기 요동체가 상기 제1 축의 축 방향으로 연장된 상태로 상기 동체의 상기 통과구로부터 상기 요동체의 도중까지의 범위에 있어서, 상기 제1 축 및 제2 축에 직교하는 방향으로 개방된 공간이 형성되며, 상기 요동체가 요동하였을 때 상기 동체로부터 비어져 나올 수 있도록 상기 콘딧 케이블을 상기 공간에 통과시킨 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 동체 구동용으로 사용되며, 상기 제1 축과 동심으로 상기 아암에 설치된 모터와 감속기를 더 구비하며,

상기 모터와 감속기는 각각 반부하(anti-load)측으로부터 부하측까지 관통하는 중공부를 구비하는 중공축 모터와 중공축 감속기이며, 상기 콘딧 케이블을 상기 중공부의 반부하측으로부터 끌어넣어져 상기 중공부의 부하측으로 끌어내어지게 되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 제1 축의 중심으로부터 떨어져 상기 아암에 설치된 모터, 및

상기 모터에 연결되어, 상기 제1 축과 동심으로 상기 아암에 설치된 동체를 구동하는 감속기를 더 구비하며,

상기 감속기는 반부하(anti-load)측으로부터 부하측까지 관통하는 중공부를 구비하는 중공축(hollow shaft) 감속기이며, 상기 콘딧 케이블을 상기 중공부의 반부하측으로부터 끌어넣어져 상기 중공부의 부하측으로 끌어내어지게 되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 동체는, 상기 제1 축에 평행하게 연장되는 편측의 부재로 구성하고,

상기 요동체를 상기 편측의 부재로 캔틸레버 지지하는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 동체는 포크 형상을 갖도록 상기 제1 축에서 연장하는 2개의 부분을 구비하며, 포크 형상을 갖는 상기 2개의 부분 사이에 상기 요동체를 끼워넣음으로써 상기 요동체를 요동 가능하게 지지하며,

상기 회전체에 부착된 엔드 이펙터에 동력, 신호, 또는 재료를 공급하는 콘딧 케이블이 끌어내어지는 통과구가, 상기 동체의 포크 형상 부품의 저부가 상기 제1 축의 중심과 교차하는 위치에 개구되며,

상기 통과구로부터 끌어내어진 상기 콘딧 케이블이 포크 형상의 2개의 부분 사이를 통과하여 엔드 이펙터에 연장되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 요동체는 제3 축과 평행하게 연장하는 포크 형상의 부분을 가지며,

상기 콘딧 케이블은 상기 요동체의 포크 형상의 2개의 부분 사이를 통과하여 상기 엔드 이펙터로 연장되며,

상기 포크 형상의 2개의 부분 사이로부터 상기 콘딧 케이블이 튀어나오는 것을 억제하는 구속편(restraining piece)이 상기 요동체의 포크 형상 부분 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 아암의 측면에 진입구가 개구되며,

상기 콘딧 케이블이 상기 진입구로부터 상기 아암의 내부로 끌어넣어지며, 상기 아암의 내부로부터 상기 제1 축을 따라 상기 동체로 연장되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 회전체는 전방 단부로부터 후방 단부까지 관통하며, 상기 제3 축과 동심으로 설치된 원통 형상의 공간을 구비하며,

상기 엔드 이펙터가 상기 공간에 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 축과 동심으로 상기 아암에 설치된 상기 동체를 구동하는 제1 모터의 출력축,

상기 요동체를 구동하는 제2 모터의 출력축, 및

상기 제1 축에 직교하게 상기 동체에 설치된 상기 회전체를 구동하는 제3 모터의 출력축을 더 구비하며,

상기 동체의 내부에, 상기 제1 축의 위치로부터 기대 측으로 간격을 두고 평행이동한 수평면에 있어서, 상기 제2 축과 평행하고, 또한 상기 제1 축과 직각이 되도록 배치하고,

상기 제2 모터와 상기 제3 모터의 동력이 상기 동체의 포크 형상의 2개의 부분 사이에 배치된 벨트 풀리 기구를 통해서 상기 요동체와 상기 회전체에 전달되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제9항에 있어서,

상기 제2 모터와 상기 제3 모터 각각을 구동하는 동력/신호선을 더 구비하며,

상기 동력/신호선은 상기 제1 축의 중심으로부터 벗어난 위치에 설치되며, 상기 아암의 내부로부터 상기 동체의 내부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 엔드 이펙터는 아크 용접용 토오치인 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제11항에 있어서,

상기 토오치에 용접 와이어를 공급하는 와이어 공급 유닛이 상기 아암 뒤에 부착되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제12항에 있어서,

상기 와이어 공급 유닛은, 상기 용접 와이어가 상기 제1 축에 평행하게 공급되는 방향으로 부착되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.
제1항에 있어서,

상기 콘딧 케이블은 코일 스프링을 수지로 피복하여 이루어진 보호 튜브에 의해 덮여져 보호되는 것을 특징으로 하는 아크 용접용 로봇.