KR20090102590A

KR20090102590A - 다관절 로봇

Info

Publication number: KR20090102590A
Application number: KR1020080039293A
Authority: KR
Inventors: 사토시 스에요시; 마사히코 오오쿠라; 토모히로 마츠오
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2009-09-30
Also published as: TWI415778B; CN101543992A; JP4258851B1; TW200940429A; KR100955405B1; JP2009269126A; CN101543992B

Abstract

본 발명은 유지보수가 용이한 다관절 로봇을 제공하는 것으로, 반송을 재치하는 핸드부(8)와, 상기 핸드부(8)와 연결되고, 적어도 2개 이상의 회전 관절(3, 4, 5)을 구비하고, 상기 핸드부(8)를 한 방향으로 이동하도록 신축하고, 상하 방향으로 대향하도록 배치된 다관절 암(arm)(21, 22)과, 상하로 이동하도록 칼럼(column)(12)에 장착된 상하 방향으로 이동하는 이동 기구(11)와, 상기 다관절 암(21, 22)을 연결하는 지지 부재(10)와, 상기 칼럼(12)의 하단부에 연결되고, 상기 칼럼(12)에 장착된 상기 다관절 암(21, 22)을 선회하는 대좌(13)로 이루어지는 다관절 로봇에 있어서, 상기 대좌(13)를 선회시키는 감속기(37)의 출력축(39)의 고정 면이 상기 대좌(13)를 지지하는 상기 베어링(42)의 두께의 대략 중심에 위치하는 것이다.

Description

다관절 로봇{MULTIJOINT ROBOT}

본 발명은 액정용의 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 얇은 판 형상의 피작업물(work)을 스토커(stocker)에 출납하는 다관절 로봇에 관한 것이다.

종래의 다관절 로봇으로는 견관절부의 회전 중심과 대좌의 회전 중심을 오프셋(offset)함으로써 대좌를 회동시킬 때에 다관절 로봇의 선회 반경을 작게 하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

종래의 다관절 로봇(1)은, 도 6에 나타내듯이 관절부(3, 4, 5)에 의해 회전 가능하게 연결되어 회전 구동원에 의한 회전력을 전달하여 소망의 동작을 시키는 암(arm)(2)을 2조 구비하여 이루어지는 것으로, 2조의 암(2)에 설치되는 기단의 관절부(3)의 회전 중심축을 상하(또는 축방향)에 배치하도록 구성되어 있다.

다관절 로봇(1)은 2조의 암(2)을 구비하고 한쪽의 암 구동형 장치(2)를 공급용, 다른 한쪽을 취출용으로 하고, 피작업물(9)의 공급 동작과 다른 피작업물(9)의 취출 동작을 동시에 하는 것을 가능하게 하고 있다.

또, 종래의 다관절 로봇(1)은 암(2)에 의해 피작업물(9)을 보유하는 핸드부(8)는 도면 중 화살표 X로 나타내는 피작업물(9)의 취출·공급 방향으로 직선 이동 가능하도록 구성된다.

또, 종래의 다관절 로봇(1)은 암(2)이 설치되어 있는 지지 부재(10)를 상하로 이동시키는 이동 부재(11)(이하, 상하 이동 기구(11)라고 함)를 구비하여 암(2)의 상하 위치를 조정 가능하게 하고 있다. 또, 상하 이동 기구(11)의 대좌(13)는 회동 가능하게 설치되고, 다관절 로봇(1)을 선회하여 방향을 바꿀 수 있도록 하고 있다.

또한, 종래의 다관절 로봇(1)에서는, 도면 중 화살표 Y로 나타내는 방향, 즉 핸드부(8)의 이동 방향과 지지 부재(10)의 상하 이동 방향의 각각에 직교하는 방향으로 대좌(13)를 기대(基臺)(14)에 대해서 이동 가능하게 설치하여 상하 이동 기구(11)의 위치를 조정 가능하게 하고 있다.

또, 종래의 다관절 로봇(1)에 구비된 2조의 암(2)은, 예를 들면, 복수의 관절부를 가지는 것으로, 즉 다관절 로봇(1)은 수평 다관절형 로봇으로서 구성된다. 본 실시 형태에서의 암(2)은, 제1 암(6)(이하, 상완(6)이라고 함)과, 상완(6)과 연결되는 제２ 암(7)(이하, 전완(7)이라고 함)과, 전완(7)과 연결되고 피작업물(9)을 보유하는 핸드부(8)를 구비한다.

상완(6)의 기단은, 지지 부재(10)에 구동축을 통해 연결되어 회동 가능한 관절부(3)(이하, 견관절부(3)라고 함)를 구성한다. 이 견관절부(3)가 암(2)의 기단의 관절부(3)로 된다. 또, 상완(6)의 선단과 전완(7)의 기단이 구동축을 통해 연결되어 회동 가능한 관절부(4)(이하, 팔의 관절부(4)라고 함)를 구성한다. 또, 전완(7)의 선단과 핸드부(8)가 구동축을 통해 연결되어 회동 가능한 관절부(5)(이하, 핸드 관절부(5)라고 함)를 구성한다. 견관절부(3)의 회전 중심축이 동축 상이도록 상하 방향으로 대면하도록 배치한다.

암(2)은 도시하지 않는 회전 구동원에 의해 견관절부(3)와 팔의 관절부(4)와 핸드 관절부(5)를 회동시켜, 핸드부(8)를 피작업물 취출·공급 방향으로 이동시킨다. 이때 암(2)에서는 그 기구상, 핸드부(8)가 한 방향을 향해 상완(6)과 전완(7)을 다 펼친 신장 위치와 상완(6)과 전완(7)을 접은 상태로 한 오므린 위치의 사이를 직선 이동하도록 신축 동작을 한다.

여기서, 종래의 다관절 로봇(1)에서는, 도 7에 나타내는 암(2)의 축소 위치에 있어서, 핸드부(8)에 의해 보유되는 피작업물(9)의 중심이, 대좌(13)의 회전 중심과 일치하는 것으로 되도록 설계되어 있다. 또한, 견관절부(4)의 회전 중심과 대좌(13)의 회전 중심을 핸드부(8)의 이동 방향에 대해서 직교 방향으로 오프셋함으로써 대좌(13)를 회동시킬 때에 다관절 로봇(1)의 주위에 필요로 하는 최소영역 원(15)으로부터 팔의 관절부(4)나 핸드부(8)가 돌출하는 일이 없도록 하여, 다관절 로봇(1)의 선회 반경을 작게 할 수가 있다.

또, 종래의 다관절 로봇에서는, 전동기의 회전을 벨트로 차동 감속기로 전달하고, 차동 감속기의 회전을 베어링으로 지지한 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

종래의 다관절 로봇의 선회 구조는, 도 8에 나타내듯이 모터(102)는 대략 원통 형상을 한 회전 부재(104)의 외주부 근방에, 도립 취부되어 있고, 그 축과 감속 기구(103)의 입력에 결합한 구동 입력축(193)에 장착되어 있는 치부 풀리(pulley)(191, 192)와 치부 벨트(109)에 의해 회전 구동력을 공급하는 기능을 한다. 감속 기구(103)는 고정 부재(105)에 취부되어 있고 회전 부재(104)의 정수리부는 로봇의 기대(117)와 볼트(116)에 의해 장착되고 저부의 베어링(112)에 의해 고정 부재(105)에 대해서 회전 자유롭게 보유되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특허공개공보 2001－274218(제4페이지∼5페이지, 도 1, 도 2)

특허 문헌 2 : 일본국 특허공개공보 평2－160485호(제2페이지∼3페이지, 도 1)

액정용의 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 얇은 판 형상의 피작업물을 스토커에 출납하는 다관절 로봇은 대형화가 진행되고, 처리하는 기판의 매수도 증가함과 아울러 단시간에 처리하는 것이 요구되고 있다. 이 때문에 로봇에는, 기판을 배치하는 스토커가 천정에 닿을 정도의 높이로 될 때까지 설비 자체가 대형화함에도 불구하고, 피작업물의 스토커(stocker)로의 출납을 하는 패스 라인(pass line)은, 낮게 억제할 필요가 있다. 즉, 천정에 닿을 정도로 높은 패스 라인으로부터 땅을 길 정도로 낮은 패스 라인으로 함으로써, 스토커에는 보다 많은 기판을 배치할 수 있도록 되고, 다관절 로봇에는 높이 방향을 유효하게 이용할 수 있는 것이 요구되고 있다.

또, 고속, 고정밀도를 실현하는 것이 큰 과제로 되고 있다. 한편, 대형화하는 설비는 주위의 깨끗한 정도를 청정하게 유지하기 위해서 고액의 설비투자가 필요하게 되어 있고, 그 때문에 스토커에는 보다 많은 기판을 배치시켜 처리하는 것이 바람직하다. 이 때문에도 전술한 높은 패스 라인으로부터 낮은 패스 라인까지 상하 방향으로 이동할 수 있는 것이 바람직하다.

또, 깨끗한 정도에 관해서는, 깨끗한 정도를 확보하기 위해서 사용되는 로봇은 로봇의 내부가 노출하지 않도록 구성될 필요가 있다. 이 때문에, 사용되는 로봇의 구동 기구는, 로봇 내부에 배치되는 것이 요구된다.

또, 액정 기판이나 반도체 웨이퍼의 생산 매수는 해마다 많아지고 있고, 생산성을 올리기 위해서 로봇에는 반송 스루풋(throughput)이 요구되고 있다. 그렇지만, 로봇은 기계 부품을 포함하고 있기 때문에 유지보수가 필요하고, 유지보수 시간도 스루풋(throughput)과 관련되는 큰 팩터(factor)로 되어 있고, 용이하게 유지보수할 수 있는 것이 바람직하다. 유지보수에 관해서는, 당연하면서 동력을 전달하는 부위의 교환 작업이 발생한다. 가장 교환 작업이 많은 것은 감속기의 교환으로 되고 있다. 이 감속기의 교환을 얼마나 용이하게 할지가 과제로 되고 있었다. 특히, 대좌가 선회할 때에는, 칼럼(column)이나 암이나 핸드(hand)의 모멘트(moment)가 구동하는 감속기에 작용하게 되기 때문에, 대좌의 선회 축의 감속기는 손상할 가능성이 높았다.

이러한 과제에 대해서, 종래의 다관절 로봇은, 칼럼과 칼럼에 장착된 암 및 핸드를 선회하는 대좌의 선회 기구는, 감속기가 대좌에 직결한 구성으로 되어 있었기 때문에, 유지보수 할 때에 내장되어 있는 감속기를 바꾸기 위해서는, 칼럼을 따로 지지하여 작업할 필요가 있어 용이하게 유지보수할 수가 없기 때문에, 감속기의 교환 작업시간이 걸려, 생산성이 저하한다는 문제가 발생하고 있었다.

또, 종래의 다관절 로봇은, 암 기단이 상하에 동축에 배치된 구조로 되어 있다. 이 때문에 암 기단에 배치된 기구 부품인 모터나 풀리(pulley)의 교환을 하기 위해서는, 한쪽의 암을 떼어낸 후에 교환하는 등의 방법을 취하지 않을 수 없기 때문에, 유지보수 시간의 팽대와 관계되어 생산성이 저하한다는 문제가 발생하고 있었다.

또, 종래의 다관절 로봇의 선회 기구의 구조에서는, 일반적인 수직 다관절 로봇과 같이 선회 기구 위에 암이 배치된 구조이면, 저부에 베어링을 배치한 구성에서도 상부의 모멘트(moment) 하중이 크게 작용하는 것은 아니기 때문에 문제가 되지 않지만, 대좌를 통해 측부의 칼럼을 선회시키면 큰 모멘트 하중이 작용하게 된다. 그렇게 하면, 감속기의 출력 평면과 베어링의 지지 평면이 일치하고 있지 않기 때문에, 선회시의 모멘트 하중은 크게 작용하게 되어, 감속기뿐만이 아니라 베어링도 손상하게 되고, 유지보수가 어려워진다는 문제가 발생하고 있었다.

또, 피작업물의 패스 라인을 낮게 할 필요가 있지만, 도 8에 나타난 선회 기구에서는 내부에 불필요한 공간이 있어, 이것을 종래의 다관절 로봇에 조합시켜도 낮은 패스 라인을 형성할 수 없기 때문에, 스토커 하부로의 피작업물의 출납을 할 수 없다는 문제가 발생하고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 유지보수가 용이하고 낮은 패스 라인을 실현할 수 있는 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같이 구성한 것이다.

청구항 1에 기재의 발명은, 반송물을 재치하는 핸드부와, 상기 핸드부와 연결되고, 적어도 2개 이상의 회전 관절을 구비하고, 상기 핸드부를 한 방향으로 이동하도록 신축하고, 상하 방향으로 대향하도록 배치된 다관절 암과, 상하로 이동하도록 칼럼에 장착된 상하 방향으로 이동하는 이동 기구와 상기 다관절 암을 연결하는 지지 부재와, 상기 칼럼의 하단부에 연결되고, 상기 칼럼에 장착된 상기 다관절 암을 선회하는 대좌로 이루어지는 다관절 로봇에 있어서, 상기 대좌를 선회시키는 감속기의 출력축의 고정 면이 상기 대좌를 지지하는 상기 베어링의 두께의 대략 중심에 위치하는 것이다.

청구항 2에 기재의 발명은, 상기 다관절 암과 상기 칼럼과 상기 이동 기구 및 상기 대좌를 선회 지지한 상태로, 상기 감속기를 떼어내는 것이다.

청구항 3에 기재의 발명은, 상기 감속기를 떼어내기 위한 커버(cover)를 상기 대좌의 상면과 상기 감속기의 상면에 구비한 것이다.

청구항 4에 기재의 발명은, 상기 베어링이 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing)인 것이다.

청구항 5에 기재의 발명은, 상기 감속기로의 입력이 벨트를 통해 상기 대좌에 배치된 모터에 의해 이루어지는 것이다.

청구항 6에 기재의 발명은, 상기 감속기의 반경 방향의 외측에 상기 베어링이 배치된 것이다.

청구항 7에 기재의 발명은, 상기 대좌의 선회는 감속기의 출력에 의해 행해지고, 상기 감속기와는 따로 상기 대좌에 구비된 베어링에 의해 상기 대좌의 선회 지지가 되고, 상기 감속기의 출력축에 상기 감속기의 입력축의 보유 부재를 체결한 것이다.

청구항 8에 기재의 발명은, 상기 베어링이 크로스 롤러 베어링으로 구성되고, 상기 크로스 롤러 베어링의 액셜(axial) 사이가 마이너스(minus) 공차로 구성되어 있는 것이다.

청구항 9에 기재의 발명은, 반송물을 재치하는 핸드부와, 상기 핸드부와 연결되고, 적어도 2개 이상의 회전 관절을 구비하고, 상기 핸드부를 한 방향으로 이동하도록 신축하고, 상하 방향으로 대향하도록 배치된 다관절 암과, 상하로 이동하도록 칼럼에 장착된 상하 방향으로 이동하는 이동 기구와, 상기 다관절 암을 연결하는 지지 부재와, 상기 칼럼의 하단부에 연결되고, 상기 칼럼에 장착된 상기 다관절 암을 선회하는 대좌로 이루어지는 다관절 로봇에 있어서, 커버용 볼트를 뽑아 감속기 커버를 제거하고, 다음에 출력축 고정 볼트를 빼내, 상기 대좌에 고정되는 고정 부재를 떼어내고, 차동 톱니바퀴 감속기의 고정부를 체결하고 있는 고정부용 볼트를 빼내, 상기 차동 톱니바퀴 감속기의 상기 고정부를 베이스로부터 떼어내는 것이다.

청구항 1 및 청구항 9에 기재의 발명에 의하면, 칼럼과, 칼럼에 장착된 암 및 핸드를 선회하는 대좌를 유지보수하기 위해서, 내장되어 있는 감속기의 교체 작업을 할 때, 감속기와는 따로 배치된 베어링에 의해 대좌는 지지되어 있으므로, 칼럼을 따로 지지하여 작업할 필요가 없고, 용이하게 유지보수 할 수가 있다.

또, 대좌의 높이 방향으로의 쓸데없는 공간을 없앨 수가 있다. 즉, 핸드부의 저면은 대좌의 높이까지 낮게 배치할 수 있도록 되고, 낮은 패스 라인에서의 피작업물의 반송을 실현할 수 있다. 즉, 핸드부의 저면은 대좌의 높이까지 낮게 배치할 수 있도록 되고, 낮은 패스 라인에서의 피작업물의 반송을 실현할 수 있다.

또, 대좌의 선회에 의한 칼럼, 암(arm)이나 핸드(hand)의 큰 모멘트(moment)가 작용하여도, 크로스 롤러 베어링과 같은 모든 방향으로부터의 하중에 대해서도 정밀도 좋게 보유할 수 있는 베어링을 이용하여, 큰 회전 반경에서 지지함으로써, 정밀도 좋게 지지할 수 있음과 아울러, 감속기를 취출할 때에도 칼럼(column)을 따로 지지하여 작업할 필요가 없고, 용이하게 유지보수 할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 상면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 정면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예를 나타내는 대좌의 측단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예를 나타내는 다관절 로봇의 선회 반경을 나타내는 도이다.

도 6은 종래의 다관절 로봇의 사시도이다.

도 7은 종래의 다관절 로봇의 선회 반경을 나타내는 도이다.

도 8은 종래의 다관절 로봇의 선회 구조를 나타내는 정면도이다.

<부호의 설명>

1　: 다관절 로봇 2　: 암(arm)

21　: 상암(upper arm)

22　: 하암(lower arm)

3　: 견관절부 4　: 팔의 관절부

5　: 핸드 관절부 6　: 상완

7　: 전완 8　: 핸드부

9　: 피작업물(work) 10　: 지지 부재

11　: 상하 이동 기구 12　: 칼럼(column)

13　: 대좌 14　: 기대

15　: 최소영역 원 16　: 칼럼 블록(column block)

17　: 베이스 31　: 모터

32　: 출력축 33　: 모터용 베어링

34　: 벨트

35　: 입력 기어용 베어링

36　: 입력 기어 37　: 차동 감속기

38　: 고정부 39　: 출력축

40　: 출력축 고정 볼트

41　: 고정 부재

42　: 크로스 롤러 베어링

43　: 고정 부재

44　: 고정 부재 45　: 감속기 커버

46　: 커버용 볼트 47　: 고정 볼트

48　: 고정부용 볼트

49　: 베어링 보유 부재

50　: 개구부 51　: 리브(rib)

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명의 다관절 로봇의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 다관절 로봇의 상면도이다. 도 3은 본 발명의 다관절 로봇의 정면도이다.

본 발명의 다관절 로봇(1)은 도시하지 않는 스토커의 고층화에 대응하기 위해서 복수 블록으로 나누어진 칼럼(12)이 연결된 구조로 되어 있다. 이와 같이 각 칼럼 블록(column block)(16)을 순차 연결함으로써 고층에 대응한 높이를 가지는 다관절 로봇(1)을 형성하고 있다. 본 실시예에서는, 4개의 칼럼 블록(16)이 연결된 구조로 되어 있다. 각 칼럼 블록(16)의 양단면은 칼럼 블록(16)간이 연결되도록 감합 구조로 되어 있고, 또한 리니어 가이드(linear guide)로 이루어지는 안내 기구를 정밀도 좋게 배치하기 위해서 도시하지 않는 위치 결정 구멍을 가지고, 위치 결정 치구를 이용하여 조정함으로써 조립할 수 있다.

또, 본 발명의 다관절 로봇(1)은, 관절부(3, 4, 5)에 의해 회전 가능하게 연결되고, 회전 구동원에 의한 회전력을 전달하여 소망의 동작을 시키는 암(2)을 2조 구비하고 있다. 또, 암(2)에 의해 피작업물(9)을 보유하는 핸드부(8)는 도면 중 화살표 X로 나타내는 피작업물(9)의 취출·공급 방향으로 직선 이동 가능하도록 구성된다. 또, 2조의 암(2)에 설치되는 기단의 관절부(3)의 회전 중심축의 관계는, 도 2에 나타내듯이, 상암(upper arm)(21)의 기단의 관절부(3)에 대해서 핸드부(8)의 이동 방향에 어긋나도록 하암(lower arm)(22)의 기단의 관절부(3)가 배치하도록 구성되어 있다.

또, 암(2)이 설치되어 있는 지지 부재(10)를 상하로 이동시키는 상하 이동 부재(11)를 구비하고, 암(2)의 상하 위치를 조정 가능하게 하고 있다. 또, 상하 이동 기구(11)의 대좌(13)는 회동 가능하게 설치되고, 다관절 로봇(1)을 선회하여 방향을 바꿀 수 있도록 하고 있다. 여기서, 상하 이동 기구(11)는, 핸드부(8)의 이동 방향과 같은 방향으로 배치되고, 지지 부재(10)는 상하 구동 기구(11)로부터 핸드부(8)의 이동 방향에 대해서 직교하는 방향으로 돌출하고, 암(2)의 기단의 관절부(3)에 연결되어 있다. 또, 하암(22)에 연결하는 지지 부재(10)는, 암(2)이 상하 이동 기구(11)에 의해 하방으로 이동했을 때에, 대좌(13)에 간섭하지 않도록 도 2에 나타내듯이 핸드부(8)의 이동 방향으로 오프셋한 형상을 형성하고 있다. 또, 상하 이동 기구(11)는, 도시하지 않는 쉴드(shield) 기능을 가지는 보호 커버(cover)로 덮혀져 칼럼(12) 내부로부터의 발진을 억제하고 있다.

다음에, 대좌(13)의 구조에 대해서 도 4를 이용하여 설명한다. 대좌(13)의 내부에는 대좌(13)를 구동하는 모터(31)와 감속 기구(36)가 내포되어 있다. 대좌(13)의 두께를 얇게 구성하기 위해서 내부에는 리브(rib)(51)가 형성되고, 칼럼(12)에 장착된 암 체(arm body)의 중량을 보유할 수 있도록 고강성인 구조로 되어 있다. 대좌(13)의 상세한 구조에 대해서 설명한다. 모터(31)는 대좌(13)에 볼트 등으로 고정되어 있고, 모터(31)의 출력축(32)은 모터용 베어링(33)으로 회전 자유롭게 지지되고, 출력축(32)에는 벨트(34)의 일단이 장착되어 있다. 벨트(34)의 일단은, 감속기 커버(45)의 직하에 배치된 입력 기어용 베어링(35)으로 회전 자유롭게 지지된 입력 기어(36)에 장착되고, 모터(31)의 동력이 벨트(34)를 통해 입력 기어(36)로 전달된다. 입력 기어용 베어링(35)의 외륜은 베어링 보유 부재(49)에 고정되고, 베어링 보유 부재(49)는 차동 감속기(37)의 출력축(39)에 체결되어 있다. 이와 같이 출력축(39)에 베어링 보유 부재(49)를 체결하는 구성으로 출력축(39)을 베어링 보유 부재(49)의 취부 베이스를 겸용함으로써, 대좌의 높이 방향으로의 쓸데없는 공간을 없앨 수가 있다. 즉, 핸드부의 저면은 대좌의 높이까지 낮게 배치할 수 있게 되고, 낮은 패스 라인에서의 피작업물의 반송을 실현할 수 있다. 또, 차동 감속기(37)와 감속기 커버(45)까지의 높이는, 입력 기어 베어링(35)의 베어링 두께와 벨트(34)의 폭으로 구해지고, 최소 치수로 되어 있다. 또, 입력 기어(36)는 차동 감속기(37)로 입력된다. 차동 감속기(37)의 고정부(38)는, 베이스(17)에 고정되고, 차동 감속기(37)의 출력축(39)은 출력축 고정 볼트(40)에 의해 대좌(13)에 고정되는 고정 부재(41)에 고정되어 있다. 차동 감속기(37) 부분의 높이는, 차동 감속기(37), 입력 기어 베어링(35)의 베어링 두께와 벨트(34)의 폭으로 구해지고, 최소 치수로 되어 있다.

또, 대좌(13)의 두께를 얇게 하기 위해서 대좌(13)의 선회 동작을 지지하는 베어링에 다단(多段)으로 할 필요가 없고, 모든 방향으로부터의 하중을 보유할 수 있는 크로스 롤러 베어링(42)으로 구성하고 있다. 크로스 롤러 베어링(42)의 내륜은, 대좌(13)와 고정되는 고정 부재(43)에 보유되고, 대좌(13)를 회전 자유롭게 지지하고 있다. 또, 크로스 롤러 베어링(42)의 외륜은, 베이스(17)에 고정되는 고정 부재(44)에 움직이지 않게 보유되어 있다. 선회시의 칼럼(12)의 진동이나 넘어짐을 방지하기 위해서, 크로스 롤러 베어링(42)의 액셜(axial) 사이는, 예를 들면, 0 내지 15μm 정도의 마이너스 공차로 구성되어 있다. 이렇게 함으로써, 크로스 롤러 베어링의 액셜 사이가 제로(zero)가 되므로 칼럼(12)의 진동이나 넘어짐이 발생하지 않는 구성으로 되어 있다.

크로스 롤러 베어링(42)과 차동 감속기(37)의 관계에 대해서 설명한다. 차동 감속기(37)의 입력 기어(36)의 회전 중심을 선회 중심으로 했을 때에, 차동 감속기(37)의 출력축(39)은 선회 중심을 중심으로 하고, 입력 기어(36)의 회전 반경보다 외측에 회전 반경을 가지도록 차동 감속기(37)의 출력축(39)은 회전한다. 또, 크로스 롤러 베어링(42)은 선회 중심을 중심으로 하고, 차동 감속기(37)의 출력축(39)의 회전 반경보다 외측에 회전 반경을 가지도록 크로스 롤러 베어링(42)의 내륜은 회전한다. 이와 같이, 크로스 롤러 베어링(42)과 차동 감속기(37)는 회전 중심을 같이 하고, 차동 감속기(37)보다 외측에 회전 반경을 가지도록 크로스 롤러 베어링(42)은 배치되어 있다. 또, 높이 방향으로서는, 차동 감속기(37)의 출력축(39)과 대좌(13)를 고정하는 고정 부재(41)의 고정 면의 높이가 크로스 롤러 베어링(42)의 대략 높이 중심이 되도록 배치되어 있다. 즉, 이렇게 함으로써 칼럼이나 상하 이동 기구, 상하 암의 모멘트 하중을 큰 크로스 롤러 베어링으로 지탱할 수 있도록 되어 있고, 높이를 출력축의 고정 면과 크로스 롤러 베어링의 대략 높이 중심을 맞춤으로써, 대좌가 구동할 때의 뒤틀림을 억제하는 것이다.

이러한 구성으로 함으로써, 대좌(13)의 회전 지지는, 크로스 롤러 베어링(42)으로 행하고, 대좌(13)의 회전은 차동 감속기(37)의 출력에 의해 행함으로써, 비록 감속기(37)를 교환하는 경우에도, 대좌(13)는 크로스 롤러 베어링(42)으로 지지되어 있으므로, 감속기(37)만을 자유롭게 떼어내는 것이 가능하게 된다.

본 발명이 특허 문헌 1과 다른 부분은, 상암(upper arm)의 기단의 관절부에 대해서 핸드부의 이동 방향으로 어긋나도록 하암(lower arm)의 기단의 관절부가 배치하도록 구성됨과 아울러, 대좌의 회전 지지는 크로스 롤러 베어링으로 행하고, 대좌의 회전은 차동 감속기의 출력에 의해 행하는 부분이다.

다음에 동작에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다. 본 발명의 다관절 로봇(1)에 구비된 2조의 암(2)은 예를 들면, 복수의 관절부를 가지는 것으로, 즉 다관절 로봇(1)은 수평 다관절형 로봇으로서 구성된다. 본 실시 형태에서의 암(2)은 종래의 암(2)의 구조와 마찬가지의 구조를 구비하고 있다.

상완(6)의 기단은 지지 부재(10)에 구동축을 통해 연결되어 회동 가능한 견관절부(3)를 구성한다. 이 견관절부(3)가 암(2)의 기단의 관절부(3)로 된다. 또, 상완(6)의 선단과 전완(7)의 기단이 구동축을 통해 연결되어 회동 가능한 팔의 관절부(4)를 구성한다. 또, 전완(7)의 선단과 핸드부(8)가 구동축을 통해 연결되어 회동 가능한 핸드 관절부(5)를 구성한다.

암(2)은 도시하지 않는 회전 구동원에 의해 견관절부(3)와 팔의 관절부(4)와 핸드 관절부(5)를 회동시켜 핸드부(8)를 피작업물 취출·공급 방향으로 이동시킨다. 이때 암(2)에서는 그 기구상 핸드부(8)가 한 방향을 향해 상완(6)과 전완(7)을 다 펼친 신장 위치와, 상완(6)과 전완(7)을 접은 상태로 한 오므린 위치의 사이를 직선 이동하도록 신축 동작을 한다.

여기서, 본 실시예의 다관절 로봇(1)의 선회 반경에 대해서 하암(22)을 이용하여 설명한다. 도 5에 나타내는 암(22)의 오므린 위치에 있어서, 핸드부(8)에 의해 보유되는 피작업물(9)의 중심이 대좌(13)의 회전 중심과 일치하도록 설계되어 있다. 또한, 견관절부(3)의 회전 중심과, 핸드 관절부(5)의 회전 중심과, 대좌(13)의 회전 중심이 핸드부(8)의 이동 방향의 축선 상에 일치하도록 오프셋(offset)함으로써 대좌(13)를 회동시킬 때에 다관절 로봇(1)의 주위에 필요로 하는 최소영역 원(15)으로부터 팔의 관절부(4)나 핸드부(8)가 돌출하는 일이 없도록 하고, 다관절 로봇(1)의 선회 반경을 작게 할 수가 있다.

여기에서는, 도면이 번잡하게 되는 것을 피하기 위해서 하암을 이용하여 설명하였지만, 상암(21)에 대해서도 마찬가지로 피작업물(9)의 중심은 대좌(13)의 회전 중심과 일치하도록 설계되어 있고, 견관절부(3), 핸드 관절부(5)와 대좌(13)의 회전 중심의 위치 관계도 하암과 같은 구성이다.

다음에, 상하 방향의 동작에 대해서 설명한다. 암(2)은 지지 부재(10)에 장착되고, 상하 이동 기구(11)에 상하 방향으로 도시하지 않는 콘트롤러(controller)의 지령에 의해 이동한다. 도 3에 나타내듯이 하방으로 이동할 때에는, 지지 부재(10)가 대좌(13)에 충돌하지 않도록 핸드(8)의 이동 방향으로 오프셋한 형상을 형성하고 있기 때문에 지지 부재(10)는 상하 이동 기구(11)의 최하점의 이동 위치까지 하강하는 것이 가능하다.

다음에, 감속기의 교환 작업의 예에 대해서 도 4를 이용하여 설명한다. 처음에 감속기 커버(45)를 커버용 볼트(46)가 뽑아서 떼어내 진다. 이렇게 하면 입력 기어용 베어링(35) 및 대좌(13)에 고정된 고정 부재(41)를 확인할 수 있다. 다음에, 입력 기어(36)의 고정 볼트(47)를 뽑고, 입력 기어(36)와 벨트 부분을 떼어버린다. 그렇게 함으로써 벨트(34)를 떼어낸다. 다음에, 출력축 고정 볼트(40)를 빼내고, 대좌(13)에 고정되는 고정 부재(41)를 뗀다. 그렇게 함으로써 차동 톱니바퀴 감속기(37)의 출력축(39)은 자유롭게 취출할 수 있는 상태로 된다. 다음에, 차동 톱니바퀴 감속기(37)의 고정부(38)를 체결하고 있는 고정부용 볼트(48)를 빼내고, 차동 톱니바퀴 감속기(37)의 고정부(38)를 베이스(17)로부터 떼어낸다. 이와 같이 하여 차동 톱니바퀴 감속기(37)는 자유롭게 대좌(13)로부터 취출할 수가 있다.

이상을 통해 차동 톱니바퀴 감속기를 취출할 수가 있다. 이때 대좌는 크로스 롤러 베어링으로 지지되어 있으므로, 대좌에 장착된 칼럼 및 상하 이동 기구에 특별한 기구를 구비하는 일 없이, 작업할 수가 있다.

또, 모터의 교환에 있어서도 모터 상부에 배치된 커버를 떼어내는 것보다 용이하게 교환 작업이 가능하다.

이러한 핸드부에 물품을 재치하여 반송함으로써 물품의 교체 작업을 할 수가 있으므로, 두꺼운 판이나 상자 모양의 물품의 반송 작업의 용도에도 적용할 수 있다.

Claims

반송물을 재치하는 핸드부와, 상기 핸드부와 연결되고, 적어도 2개 이상의 회전 관절을 구비하고, 상기 핸드부를 한 방향으로 이동하도록 신축하고, 상하 방향으로 대향하도록 배치된 다관절 암과, 상하로 이동하도록 칼럼에 장착된 상하 방향으로 이동하는 이동 기구와 상기 다관절 암을 연결하는 지지 부재와, 상기 칼럼의 하단부에 연결되어 상기 칼럼에 장착된 상기 다관절 암을 선회하는 대좌로 이루어지는 다관절 로봇에 있어서,

상기 대좌를 선회시키는 감속기의 출력축의 고정 면이 상기 대좌를 지지하는 상기 베어링의 두께의 대략 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항에 있어서,

상기 다관절 암과 상기 칼럼과 상기 이동 기구 및 상기 대좌를 선회 지지한 상태로, 상기 감속기를 떼어내는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항에 있어서,

상기 감속기를 떼어내기 위한 커버를 상기 대좌의 상면과 상기 감속기의 상면에 구비한 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항에 있어서,

상기 베어링이 크로스 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항에 있어서,

상기 감속기로의 입력은 벨트를 통해 상기 대좌에 배치된 모터에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항에 있어서,

상기 감속기의 반경 방향의 외측에 상기 베어링이 배치된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항에 있어서,

상기 대좌의 선회는 감속기의 출력에 의해 행해지고, 상기 감속기와는 따로 상기 대좌에 구비된 베어링에 의해 상기 대좌의 선회 지지가 되고, 상기 감속기의 출력축에 상기 감속기의 입력축의 보유 부재를 체결한 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
제1항에 있어서,

상기 베어링이 크로스 롤러 베어링으로 구성되고, 상기 크로스 롤러 베어링의 액셜 사이가 마이너스 공차로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.
반송물을 재치하는 핸드부와, 상기 핸드부와 연결되고, 적어도 2개 이상의 회전 관절을 구비하고, 상기 핸드부를 한 방향으로 이동하도록 신축하고, 상하 방향으로 대향하도록 배치된 다관절 암과 상하로 이동하도록 칼럼에 장착된 상하 방향으로 이동하는 이동 기구와, 상기 다관절 암을 연결하는 지지 부재와, 상기 칼럼의 하단부에 연결되고 상기 칼럼에 장착된 상기 다관절 암을 선회하는 대좌로 이루어지는 다관절 로봇에 있어서,

커버용 볼트를 뽑아 감속기 커버를 제거하고, 다음에 출력축 고정 볼트를 빼내, 상기 대좌에 고정되는 고정 부재를 떼어내고, 차동 톱니바퀴 감속기의 고정부를 체결하고 있는 고정부용 볼트를 빼내, 상기 차동 톱니바퀴 감속기의 상기 고정부를 베이스로부터 떼어내는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇.