KR20110007302A - 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치 - Google Patents

Abstract

유지보수가 간편하며 신속히 이루어짐으로써 생산성을 현저히 개선하는 산업용 로봇장치를 제공하기 위하여, 본 발명은 다수의 축에 구동모터가 구비되어 혼합 회전에 의한 작업을 수행하도록, 각 구동모터로 전원을 공급하는 전원배선라인이 연결된 다관절 로봇; 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 전원공급부와 연결된 전원공급라인; 및 상기 전원배선라인과 상기 전원공급라인이 상호 분리가능하게 연결시키는 커넥터와, 상기 전원배선라인과 연결된 개별배선의 일부가 손상시 대체하여 상기 구동모터로 전원을 공급하게 위하여 상기 전원공급라인에 커넥터로 연결되도록 배치된 비상전원공급라인을 포함하는 비상전원공급부를 포함하여 이루어지는 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치를 제공한다.

다관절 로봇, 비상전원공급, 커넥터

Description

비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치{industrial robot apparatus having emergency power connection}

본 발명은 산업용 기계장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비상시 유지보수가 간편하며 신속히 이루어짐으로써 생산성을 현저히 개선하는 비상전원공급구가 구비된 산업용 로봇장치에 관한 것이다.

일반적으로, 모든 산업이 기계화, 자동화되면서 악조건의 작업 및 정밀작업 등에서 인간을 대신할 수 있는 산업용 로봇장치의 사용영역이 확대되고 있으며, 이러한 산업용 로봇장치 중에서 인간의 손과 유사한 작용을 하는 자동 기계인 다관절 로봇이 사용되고 있다.

또한, 종래의 다관절 로봇은 용접 등과 같은 단순 반복적인 작동을 수행함으로써 산업상 유용한 기능을 수행한다.

도 1은 종래의 산업용 로봇장치의 전원공급용 배선의 연결상태를 나타낸 개략도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 상기 산업용 로봇장치는 다관절 로봇(10)과 받침대(30)로 구성되며, 지면에 설치되는 받침대(30) 상단부에 하부베이스(11)가 고정 되게 설치되고, 상기 하부베이스(11)의 상단부에 상부베이스(12)가 상기 하부베이스(11)에 대해 회전되게 설치된다.

또한, 상기 상부베이스(12)의 상단부에 어깨부(13)가 상하로 회전되게 연결되며, 상기 어깨부(13)의 상단부에 암(14)이 상하로 일정범위 회전되게 연결되며, 상기 암(14)의 단부에는 손목부(15)가 연결된다. 더욱이, 상기 다관절 로봇(10)은 상부의 5축 구동모터(70)와 같이 각각의 연결부위에 구동모터가 설치되어 회전가능하게 구비됨이 바람직하다.

그리고, 이와 같이 구성된 다관절 로봇(10)은 컴퓨터 제어에 의해 각각의 구동모터가 동시 다발적으로 구동되어 용접 내지 볼트 체결과 같은 작업을 수행한다. 물론, 이와 같은 관절부 및 구동모터의 수 및 사양은 요구되는 작업에 따라 추가되거나 변경되어 설치될 수 있다.

한편, 다수의 관절부에 기구학적 작동력을 제공하기 위하여 구비되는 다수의 구동모터에는 각각 제어신호 및 전원을 공급받기 위하여 전원공급라인(55)에 의하여 전원공급부(50)와 연결될 필요가 있다.

이를 위하여, 종래에는 전원공급부(50)로부터 연결된 전선들이 다발로 묶여진 상태의 전원공급라인(55)이 상기 산업용 로봇(10) 부근으로 연장되어, 상기 로봇(10)의 하부 일측에 구비된 연결커넥터(51)에 연결되도록 하였다. 이때, 상기 연결커넥터(51)에 연결된 배선은 상기 로봇(10)의 내외측 공간을 통하여 각 구동모터에 연결되어 전원이 공급되었다.

그러나, 상기 로봇(10)의 기구학적 운동에 따라 상기 로봇의 각 링크구조물 과 전원공급라인의 전선피복이 반복적으로 마찰됨으로써 장기간 구동시 상기 피복이 손상되어 단선이 발생되는 문제점이 있었다.

이러한 손상이 발생되는 경우 상기 로봇(10)의 가동을 중단하고 상기 배선을 교체하기 위한 작업이 수행되어야 한다. 특히, 자동차 등의 생산라인과 같이 대형 작업장의 경우 상기 배선의 교체를 위한 보수작업에 소요되는 시간이 수시간 이상 소요되며 이 시간 동안 해당 생산라인이 전체적으로 정지된 상태가 유지되므로 제품의 생산성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 비상시 보수가 간편하며 신속히 이루어짐으로써 생산성을 현저히 개선하는 산업용 로봇장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다수의 축에 구동모터가 구비되어 혼합 회전에 의한 작업을 수행하도록, 각 구동모터로 전원을 공급하는 전원배선라인이 연결된 다관절 로봇; 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 전원공급부와 연결된 전원공급라인; 및 상기 전원배선라인과 상기 전원공급라인이 상호 분리가능하게 연결시키는 커넥터와, 상기 전원배선라인과 연결된 개별배선의 일부가 손상시 대체하여 상기 구동모터로 전원을 공급하게 위하여 상기 전원공급라인에 커넥터로 연결되도록 배치된 비상전원공급라인을 포함하는 비상전원공급부를 포함하여 이루어지는 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치를 제공한다.

여기서, 상기 비상전원공급부의 각 커넥터는 덮개가 구비된 비상전원케이스의 내측에 배치되어 보호됨이 바람직하다.

그리고, 상기 전원배선라인의 각 개별배선의 일단은 대응되는 구동모터에 착탈가능하게 연결되고, 그의 타단에는 상기 전원공급라인의 대응되는 단부에 구비된 제2커넥터와 착탈가능하게 연결되는 제2커넥터가 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 비상전원공급라인의 일단은 상기 구동모터에 착탈가능하게 연결 되고 타단에는 상기 개별배선에 대체하여 상기 전원공급라인의 제2커넥터에 연결되도록 대체커넥터가 구비됨이 바람직하다.

한편, 상기 전원공급부에는 상기 전원공급라인의 전류의 이상 유무를 감지하여 그와 연결된 상기 개별배선의 손상여부를 나타내는 전원손상감지부가 연결됨이 바람직하다.

본 발명은 상기의 해결 수단을 통해서 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 전원손상감지부에 의하여 개별배선의 손상 여부가 신속히 파악될 수 있으며, 상기 구동모터와 연결된 개별배선의 손상시 해당 개별배선을 구동모터 및 비상전원공급부로부터 분리하고 상기 비상전원공급라인로 대체 연결하는 과정을 신속화 및 단순화함으로써, 상기 다관절 로봇의 가동 중단시간을 최소한으로 단축시킬 수 있으므로 제품의 생산성 저하를 최소화할 수 있다.

둘째, 상기 개별배선과 전원공급라인이 커넥터에 의하여 용이하게 분리가능하게 연결되므로, 개별배선의 손상시 신속히 분리하여 상기 비상전원공급라인의 대체커넥터로 간단히 대체하여 연결할 수 있으며, 별도의 케이스 내에 상기 커넥터들이 수용되므로 커넥터의 손상이 방지될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장 치를 나타낸 개략도이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치는 다관절 로봇(110), 전원공급부(250), 전원공급라인, 그리고 비상전원공급부(200)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 다관절 로봇은 다수의 구동모터에 의하여 각각 상부베이스(112), 어깨부(113), 암부(114), 손목부(115) 및 용접 내지 볼트 체결동작을 수행하는 작업부(미도시)를 포함하여 이루어진다.

또한, 이러한 수직 다관절 로봇(110)의 하부베이스(111)는 받침대(130)를 매개로 지면에 고정되게 설치되고, 상기 상부베이스(112)는 상기 하부베이스(111)의 상부에 구동모터에 의해 좌우로 회전되게 설치된다.

상기 어깨부(113)는 상기 상부베이스(112)의 상부에 구동모터(172)에 의해 상하로 이동되게 설치되며, 상기 암부(114)은 상기 어깨부(113)의 상부에 구동모터(173)에 의해 상하 내지 전후로 이동되게 설치된다.

그리고, 상기 손목부(115)는 상기 암(114)의 선단에 설치되며, 그의 단부에 설치되는 작업부가 상하 이동 내지 회전 이동이 가능하게 설치된다.

따라서, 상기 로봇(110)은 각각의 구동 부위에 회전동력을 제공하는 구동모터 및 기구학적 운동을 수행하는 링크기구가 다수개 구비되어 혼합회전에 의한 작업을 수행하는 다축 다관절 로봇이며, 상기 하부베이스(111)가 고정되는 고정형(manipulating) 로봇이다. 즉, 상기 다관절 로봇(110)은 컴퓨터 제어에 의해 다축의 구동모터가 동시 다발적으로 구동되므로 고정된 궤도를 따라 몸체가 직선 운 동을 할 수 있을 뿐만 아니라 직선 운동 동안에 동시에 회전 운동을 하는 혼합 동작(prismatic/revolute)을 수행한다.

한편, 상기 구동모터에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(250)는 원격지에 설치되어 전원공급라인(158) 및 전원배선라인(155)을 통하여 상기 각 구동모터에 전원을 공급한다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 산업용 로봇장치(110)에서는 상기 전원공급부(250)에는 전원공급라인(158)이 연결되며, 상기 전원공급라인(158)은 비상전원공급부(200)를 경유하여 상기 전원배선라인(155)과 연결된다. 여기서, 상기 전원공급라인(158) 및 전원배선라인(155)은 각각 다수개의 개별배선들이 다발로 묶여서 이루어지며, 상기 개별배선은 각각 절연재에 의하여 피복되어 이루어진다.

상세히, 상기 전원배선라인(155)의 일단은 상기 다관절 로봇(110)의 하부에 구비된 연결커넥터(151)와 연결되며, 상기 연결커넥터(151)를 경유한 개별배선들(160)은 상기 다관절 로봇의 내외측 공간을 통하여 인입되어 연장된 후 각각 대응되는 구동모터로 연결된다. 도면상 설명의 편의를 위하여, 상부의 5축 구동모터(170)과 연결된 개별배선(160)을 제외한 나머지 구동모터와 연결되는 개별배선의 표시는 생략하였다.

한편, 상기 다관절 로봇(110)의 작동에 따라 각부 프레임이 장기간 반복적으로 동작되는 경우, 상기 개별배선(160)과 각부 프레임 간의 접촉에 의한 마찰이 발생되어, 개별배선의 피복이 손상됨과 아울러 단선 내지 쇼트가 발생될 수 있다. 상기 개별배선(160)의 손상에 불구하고 지속적인 로봇의 작동이 이루어지는 경우 사고의 위험 및 오작동에 따른 제품불량의 원인이 되므로 신속한 교체수리가 요구된 다.

또한, 이러한 단선 내지 쇼트는 상기 전원공급부(250)과 감지라인(261)에 의하여 연결된 전원손상감지부(260)에 의하여 감지된다. 즉, 상기 전원손상감지부(260)는 상기 전원공급라인(158)에 흐르는 전류의 이상 유무를 감지하여 그와 연결된 개별배선(160)의 손상여부를 감지한다. 이러한 손상된 개별전원이 감지되면 비상신호가 발생되어 작업자는 신속히 로봇의 작동을 정지하도록 할 수 있다.

또한, 상기 전원손상감지부는 손상된 개별배선의 고유번호를 표시함으로써 작업자가 다관절 로봇의 어느 구동모터에 연결된 개별배선이 손상되었는지를 용이하게 파악할 수 있도록 구성된다.

이와 같이 개별배선의 손상이 감지된 경우, 종래에는 교체수리를 위하여 장시간 상기 다관절 로봇의 동작을 정지함에 따라 제품 생산성을 현격히 저하시켰으나, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하여 상기 개별배선 중 일부가 손상된 경우에 신속히 비상전원을 투입하여 작동이 가능하도록 할 수 있다.

이를 위하여, 상기 비상전원공급부(200)에는 상기 전원공급라인(158)과 전원배선라인(155)이 상호 착탈가능하게 커넥터를 사용하여 연결되며, 개별배선 중 일부가 손상된 경우 해당 개별배선에 해당되는 부분의 커넥터를 분리하여 후술하는 비상전원공급라인으로 대체하여 신속히 복구하여 사용할 수 있다.

상세히, 도 2에서 "A" 부분의 5축 구동모터(170)에 연결된 개별배선에 단선 등의 손상이 일어난 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장 치에서 비상시 비상전원공급라인이 연결된 상태를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 적용되는 비상전원공급부를 나타낸 사시도이다.

도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 비상전원공급부(200)는 커넥터와 비상전원공급라인(240)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 커넥터는 상기 전원배선라인(155)의 단부측에 구비된 제1커넥터(220)와 상기 전원공급라인(158)의 단부측에 구비된 제2커넥터(230)를 포함하여 이루어지되, 상기 제1커넥터(220) 및 제2커넥터(230)는 상호 분리가능하며 결합시 통전을 이루도록 구비된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 비상전원공급부(200)에 구비된 제1커넥터(220) 및 제2커넥터(230)의 연결되는 쌍의 수는 상기 다관절 로봇(110)에 구비된 구동모터의 수에 대응되게 구비됨이 바람직하며, 각 커넥터의 쌍은 그와 연결된 구동모터로 전원을 전달한다. 또한, 각 커넥터에 연결되는 개별배선은 구동모터의 구동에 필요한 복수 개의 전선들이 다발로 묶여서 이루어짐이 바람직하다.

따라서, 상기 비상전원공급부(200)의 각 커넥터(220,230)는 덮개(211)가 구비된 비상전원케이스(210)의 내측에 배치됨이 바람직하다. 이를 통하여, 상기 각 커넥터(220,230)및 각종 전선들이 외부로부터 보호됨으로써 꼬이거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 2의 "A" 부분에서 5축 구동모터(170)와 연결된 개별배선(160)이 중간 어디에선가 손상된 경우 비상전원공급라인(240)을 사용하여 응급복구하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 작업자는 다관절 로봇(110)에 공급되는 전원을 차단한다. 이후, 5축 구동모터(170)와 연결된 손상된 개별배선(160)의 일단을 구동모터(170)로부터 분리하고, 그의 타단에 구비된 제1커넥터(220)를 전원공급라인의 대응되는 제2커넥터(230)으로부터 분리한다. 이때, 상기 구동모터(170)로부터 분리된 개별배선(160)의 일단은 로봇의 프레임 일측에 와이어로 묶어서 고정함이 바람직하다.

다음으로, 상기 비상전원공급라인(240)의 일단을 해당 손상된 개별배선(160)이 분리된 구동모터(170)에 착탈가능하게 연결하고, 그의 타단을 비상전원공급부(200)의 전원공급라인(158) 측에 연결한다. 이때, 도 4에서 보는 바와 같이, 대체를 위해 상기 손상된 배선과 연결된 제1커넥터(220)는 전원공급라인(158)의 제2커넥터(230)로부터 분리되어 추후 교체 수리되도록 하고, 이렇게 손상된 측의 제1커넥터로부터 분리된 전원공급라인(158)의 제2커넥터(230)는 비상전원공급라인(240)의 타단에 구비된 대체커넥터(241)로 대체하여 연결된다. 이를 통하여, 상기 예로써 제시된 5축 구동모터(170)와 연결된 손상된 배선(160)은 비상전원공급라인(240)으로 신속히 대체된다.

도 4는 상기 손상된 배선과 연결된 제1커넥터(220)가 전원공급라인(158)의 제2커넥터(230)로부터 분리되어 있으며, 손상된 측의 제1커넥터로부터 분리된 전원공급라인(158)의 제2커넥터(230)가 비상전원공급라인(240)의 타단에 구비된 대체커넥터(241)로 대체하여 연결된 상태를 나타낸다.

한편, 상기 비상전원공급부(200)는 상기 다관절 로봇(110)과 인접한 지점에 배치됨이 바람직하며, 이를 통하여 작업자의 대체작업을 위한 왕복 이동거리를 감 소시키며 필요한 비상전원공급라인(240)의 길이도 짧게 할 수 있다.

이와 같이, 상기 손상된 개별배선을 구동모터 및 비상전원공급부로부터 분리하고 상기 비상전원공급라인(240)을 신속하고 간단하게 대체 연결시킴으로써, 상기 다관절 로봇(110)의 가동 중단시간을 최소한으로 단축시킬 수 있다.

또한, 전원배선라인(155)을 이루는 개별배선들(160) 중 일부가 손상된 경우 상기 비상전원공급라인(240)을 사용하여 비상시에 간단하고 신속히 대체사용함으로써 교체수리를 위한 가동 중단시간을 현격히 감소시킬 수 있으므로 다관절 로봇(110)에 의한 제품의 생산성 저하를 최소화할 수 있다.

또한, 이와 같이 비상전원공급라인(240)을 사용한 비상전원 공급을 통하여 로봇이 계속적으로 작동되도록 함으로써 작업이 완료된 후, 작업자들의 퇴근시간 내지 휴업시간을 이용하여 상기 손상된 개별배선을 정식으로 교체하는 작업을 수행함이 바람직하다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업용 로봇장치는 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 변형실시하는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

도 1은 종래의 산업용 로봇장치의 전원공급용 배선의 연결상태를 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치에서 비상시 비상전원공급라인이 연결된 상태를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 일실시예에 적용되는 비상전원공급부를 나타낸 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110: 다관절 로봇 111: 하부베이스

112: 상부베이스 113: 어깨부

114: 암부 115: 손목부

155: 전원배선라인 158: 전원공급라인

160: 개별배선 171,172,173,174: 구동모터

200: 비상전원공급부 240: 비상전원공급라인

250: 전원공급부 260: 전원손상감지부

Claims (5)

1. 다수의 축에 구동모터가 구비되어 혼합 회전에 의한 작업을 수행하도록, 각 구동모터로 전원을 공급하는 전원배선라인이 연결된 다관절 로봇;

   전원을 공급하는 전원공급부;

   상기 전원공급부와 연결된 전원공급라인; 및

   상기 전원배선라인과 상기 전원공급라인이 상호 분리가능하게 연결시키는 커넥터와, 상기 전원배선라인과 연결된 개별배선의 일부가 손상시 대체하여 상기 구동모터로 전원을 공급하게 위하여 상기 전원공급라인에 커넥터로 연결되도록 배치된 비상전원공급라인을 포함하는 비상전원공급부를 포함하여 이루어지는 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비상전원공급부의 각 커넥터는 덮개가 구비된 비상전원케이스의 내측에 배치되어 보호됨을 특징으로 하는 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전원배선라인의 각 개별배선의 일단은 대응되는 구동모터에 착탈가능하게 연결되고, 그의 타단에는 상기 전원공급라인의 대응되는 단부에 구비된 제2커넥터와 착탈가능하게 연결되는 제2커넥터가 구비됨을 특징으로 하는 비상전원공급부 가 구비된 산업용 로봇장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 비상전원공급라인의 일단은 상기 구동모터에 착탈가능하게 연결되고 타단에는 상기 개별배선에 대체하여 상기 전원공급라인의 제2커넥터에 연결되도록 대체커넥터가 구비됨을 특징으로 하는 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 전원공급부에는 상기 전원공급라인의 전류의 이상 유무를 감지하여 그와 연결된 상기 개별배선의 손상여부를 나타내는 전원손상감지부가 연결됨을 특징으로 하는 비상전원공급부가 구비된 산업용 로봇장치.

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