KR20110019100A

KR20110019100A - 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치

Info

Publication number: KR20110019100A
Application number: KR1020090076680A
Authority: KR
Inventors: 박태갑; 손병우; 이창환
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-02-25

Abstract

본 발명은 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치에 관한 것으로, 그 목적은 선회부 응용케이블과 상부암 응용케이블이 연결되는 연결부로부터 손목선단까지 응용케이블을 연장함에 있어 굴절튜브를 이용하여 케이블이 상부암의 측면에서 ⊃-형의 구조를 이루며 손목부 선단으로 연장되게 하여 상부암이나 툴의 작동시 응용케이블이 유연하게 대응할 수 있도록 하는 환경을 제공하고, 설치 및 유지 보수가 용이한 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 선회부 응용케이블과 상부암 응용케이블이 연결되는 연결부로부터 상부암의 손목부 선단으로 연장되어 내부에 응용케이블이 배선되는 공간을 제공하되, 응용케이블이 배선되는 공간을 내부에 갖는 원통형의 마디부재들이 상호 회전이 가능하도록 결합된 것으로 구성된 굴절튜브; 상기 상부암의 상단부에 설치되어 연결부로부터 연장되는 굴절튜브가 상부암의 후단으로 연장되도록 굴절튜브를 지지하는 제1 지지부재; 및 상기 상부암의 측면부에 설치되어 굴절튜브가 상부암의 측면에서 ⊃-형의 곡선의 형성하면서 상부암의 선단으로 연장되도록 굴절튜브를 지지하는 제2 지지부재로 구성된 로봇 상부암 응용케이블 지지장치에 관한 것으로 기술적 요지로 한다.

굴절튜브, 제1 지지부, 제2 지지부, ⊃-형, 보조 지지대,응용케이블

Description

다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치{Cable guide unit for end effector of industrial robot}

본 발명은 다관절 로봇에 설치되는 응용케이블을 지지하는 장치에 관한 것으로, 특히 다관절 로봇의 선회부 응용케이블과 상부암 응용케이블이 연결되는 연결부에서 로봇의 손목선단까지 연장되는 각종 응용케이블을 유연하게 지지하여 응용케이블의 꼬임이나 파손을 방지하는 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 다관절 로봇이라 함은 사람의 어깨/팔/팔꿈치/손목과 같은 관절을 가지고 있어서 사람이 하는 운동과 유사한 운동을 할 수 있도록 구성된 로봇으로써, 공장의 생산라인에서 부품의 조립작업이나 도장 또는 용접작업의 자동화를 위하여 사용되고 있다.

상기와 같은 다관절 로봇에는 각각의 로봇 작업을 위하여 손 끝에 부착된 다양한 공구나 용접건등을 제어하기 위하여 수많은 응용케이블이 사용되고 있으며, 이러한 응용케이블은 선회부 응용케이블과 상부암 응용케이블로 구분할 수 있다. 여기서 상기 선회부는 다관절 로봇의 동작 위하여 설치되는 케이블과 다관절 로봇의 손 끝에 부착된 작업용 공구를 제어하기 위한 각종 신호 및 제어선과 호스 다발로 이루어진 응용케이블로 각각 이루어지고, 상기 상부암 응용케이블은 다관절 로봇의 손 끝에 부착된 작업용 공구를 제어하기 위한 각종 신호 및 제어선과 호스 다발로써 이루어지며, 이러한 선회부 응용케이블과 상부암 응용케이블이 연결되는 연결부는 대부분 상부암에 설치되어 있다. 또한 상기 연결부로부터 상부암의 손목부 선단까지는 상부암에 장착되는 공구(end effector:로봇핸드, 용접건 등)의 작동을 제어하기 위한 응용케이블을 설치된다.

한편 상부암의 손목부 선단으로 연장되는 응용케이블은 주로 상부암의 외측에 응용케이블 다발을 고정하는 것으로 설치가 이루어졌다.

그러나 상기와 같은 방식은 상부암의 작동시 로봇과 응용케이블의 간섭이 발생되거나, 응용케이블에 비틀림 하중이 작용하게 되며, 특히 상부암에 장착된 툴(tool)의 작동시 응용케이블이 유연하게 이동하지 못함으로서 적절한 길이보상이 이루어지지 못하여 응용케이블이 쉽게 손상되는 문제점을 가지고 있다.

도 1 내지 도 3도은 종래 다관절 로봇의 상부암에 설치되는 응용케이블의 처리구조를 촬영한 사진이다.

도 1의 사진에 나타난 구조의 경우, 상부암의 중간 및 손목부에 응용케이블을 고정함에 있어 응용케이블의 길이를 여유있게 처리하여 상부암이나 툴의 동작시 응용케이블이 유연하게 대응할 수 있도록 하였으나, 이러한 구조는 상부암의 동작 반경이 증대되고, 티칭(Teaching) 자유도가 저하되는 문제점을 가지고 있다.

도 2의 사진에 나타난 구조의 경우, 스틸함의 내부에 응용케이블의 U-자형으로 포설하되, 스프링을 이용하여 응용케이블을 탄력적으로 지지함으로써 응용케이블이 유연하게 대응할 수 있도록 구성되어 있으나, 스틸함의 내부에 응용케이블이 배치되어 유지 보수가 용이하지 못하고, 설치작업 또한 용이하지 못한 문제점을 가지고 있다.

도 3의 사진에 나타낸 구조의 경우, U-자형의 곡관을 이용하여 응용케이블을 U-자형으로 포설한 것으로, 상부암의 상단부에 곡관을 설치하기 위한 공간의 확보가 용이하지 못하여 곡관의 설치에 어려움이 따르는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 선회부 응용케이블과 상부암 응용케이블이 연결되는 연결부로부터 손목선단까지 응용케이블을 연장함에 있어 굴절튜브를 이용하여 응용케이블이 상부암의 측면에서 ⊃-형의 구조를 이루며 손목부 선단으로 연장되게 하여 상부암이나 툴의 작동시 응용케이블이 유연하게 대응할 수 있도록 하는 환경을 제공하고, 설치 및 유지 보수가 용이한 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상부암에 설치되는 응용케이블에 걸리는 비틀림 하중을 감소시킬 수 있는 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치는 선회부 응용케이블과 상부암 응용케이블이 연결되는 연결부로부터 상부암의 손목부 선단으로 연장되어 내부에 응용케이블이 배선되는 공간을 제공하되, 응용케이블이 배선되는 공간을 내부에 갖는 원통형의 마디부재들이 상호 회전이 가능하도록 결합된 것으로 구성된 굴절튜브; 상기 상부암의 상단부에 설치되어 연결부로부터 연장되는 굴절튜브가 상부암의 후단으로 연장되도록 굴절튜브를 지지하는 제1 지지부재; 및 상기 상부암의 측면부에 설치되어 굴절튜브가 상부암의 측면에서 ⊃-형의 곡선의 형성하면서 상부 암의 선단으로 연장되도록 굴절튜브를 지지하는 제2 지지부재로 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제2 지지부재로부터 상부암의 손목부 선단으로 연장되는 굴절튜브를 지지하도록 상부암의 측면부에 설치되되, 상부암에 고정되는 고정부재와, 상기 고정부재에 회전이 가능하도록 결합되어 굴절튜브를 지지하는 지지부재로 구성된 보조 지지부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 굴절튜브를 이용하여 응용케이블을 ⊃-형으로 설치함으로써 설치 및 유지 보수가 용이하며, 더욱이 응용케이블이 상부암의 측면에서 ⊃-형의 구조로 설치되므로 케이블 중간에 부착되는 각종 sol v/v 및 센서류를 상부암응용케이블의 선회동작에 간섭되지 않고 일정한 판이나 박스에 안정되게 배치가 가능하며 손목축을 좌우로 최대한 많은 각도로 비틀린 자세를 취하더라도 케이블이 상부암을 따라 부드럽게 감싸돌며, ⊃-형의 구조로의 특성상, 그에 따라 수평방향(상부암 길이방향)으로의 케이블 길이 변화에 유연하게 신축적으로 대응가능하게 된다.

또한, 로봇이 작업중 앞으로 기울이거나, 상부암을 높게 쳐들고 뒤쪽으로 누운작업 자세를 취하여도 케이블이 중력에 의하여 상부암 길이 방향으로 임의로 쏠리지를 않고 항상 안정된 처짐 및 부착을 유지하여 준다

또한, 로봇을 밀집배치시 인접로봇과의 간섭의 원인이 되는 상부 응용선 케 이블의 좌우 돌출량을 최소화하므로서 종래의 수평 배치형에 비하여 축소 시킬 수 있게 되었다.

또한, 로봇이 작업공간내에서 손 끝에 부착된 공구를 임의 자세로 자유로이 움직일 수 있도록 상부암 응용케이블을 로봇 상부암에 근접 밀착상태를 유지한 채 추종할 수 있게 되므로서 로봇의 티칭(Teaching) 자유도(다양한 각도의 자유로운 로봇 작업자세 구현정도)를 향상시킬 수 있게 되었다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 응용케이블 지지장치가 구비된 다관절 로봇의 정면도를, 도 5는 도 4에 도시된 다관절 로봇의 측면도를, 도 6은 도 4에 도시된 다관절 로봇의 평면도를 도시하고 있다.

본 발명의 응용케이블 지지장치는 다관절 로봇의 선회부 응용케이블(10)과 상부암 응용케이블(20)이 연결되는 연결부(30)로부터 상부암(40)의 손목부 선단(41)으로 연장되는 응용케이블을 굴절튜브(110)를 이용하여 지지하되, 상부암(40)의 측면에서 응용케이블(20)이 ⊃-형의 구조를 형성한 채로 손목부 선단(41)으로 연장되도록 하는 것으로, 굴절튜브(110)와 제1 지지부재(120) 및 제2 지지부재(130)로 구성되어 있다.

도 7은 본 발명에 사용된 굴절튜브의 단면도를 도시하고 있다.

상기 굴절튜브(110)는 연결부(30)로부터 손목부 선단(41)으로 연장되게 설치되어 응용케이블이 배선되는 공간을 제공하는 것으로, 응용케이블이 배선되는 공간을 내부에 갖는 원통형의 마디부재(111)들이 상호 회전이 가능하도록 결합되어 하나의 연속된 관을 형성한 것으로 구성되어 있다. 이러한 굴절튜브(110)는 각각의 마디부재(111)를 사출성형으로 제작한 후, 마디부재(111)들을 상호 결합시키는 것으로 구성되어 경질의 구조를 가지면서 마디부재(111)들 간의 결합부위마다 굴절이 가능한 구조를 가짐으로써 도 3의 사진에 있는 곡관과 마찬가지로 응용케이블을 안정적으로 지지하면서도 곡관에 비하여 설치공간의 확보 및 구조 변경이 유리한 이점을 가지고 있다.

상기 제1 지지부재(120)는 연결부(30)로부터 연장되는 굴절튜브(110)가 상부암(40)의 후방으로 연장되도록 지지하는 것으로, 상부암(40)의 상단부에 고정되게 설치되어 굴절튜브(110)를 지지하도록 구성되어 있다. 한편 본 실시예에 개시된 제1 지지부재(120)는 상부암(40)에 고정된 브라켓(121)과, 상기 브라켓(121)에 설치되어 굴절튜브(110)를 감싸 지지하는 한쌍의 고정링(122)으로 구성되어 있으나, 또 다른 구조로 구성되어 굴절튜브(110)를 지지하도록 구성될 수도 있다.

상기 제2 지지부재(130)는 제1 지지부재(120)에 의하여 상부암(40)의 후방으로 연장된 굴절튜브(110)가 상부암(40)의 측면에서 ⊃-형의 곡선을 형성하며 상부암(40)의 손목부 선단(41)으로 연장되도록 굴절튜브(110)를 지지하는 것으로, 상부암(40)의 측면부에 고정되게 설치되어 굴절튜브(110)를 지지하도록 구성되어 있다. 한편 본 실시예에 개시된 제2 지지부재(130)는 상부암(40)의 측면에 고정되게 설치 되며 다단으로 절곡된 구조를 구비하여 굴절튜브(110)의 하부 및 측면부를 지지하도록 구성되어 있으나, 또 다른 구조로 구성되어 굴절튜브(110)를 지지하도록 구성될 수 있다.

한편 상기 제1 지지부재(120)와 제2 지지부재(130)에 의해 지지되는 굴절튜브(110)는 상부암(40)의 측면에서 ⊃-형의 곡선을 형성하도록 구성되므로, 케이블 중간에 부착되는 각종 솔레노이드 밸브(sol v/v) 및 센서류를 상부암응용케이블의 선회동작에 간섭되지 않고 일정한 판이나 박스에 안정되게 배치가 가능하며 손목축을 좌우로 최대한 많은 각도로 비틀린 자세를 취하더라도 케이블이 상부암을 따라 부드럽게 감싸돌며, ⊃-형의 구조로의 특성상, 그에따라 수평방향(상부암 길이방향)으로의 케이블 길이 변화에 유연하게 신축적으로 대응가능하게 된다. 또한 로봇이 작업중 앞으로 기울이거나, 상부암을 높게 쳐들고 뒤쪽으로 누운작업 자세를 취하여도 케이블이 중력에 의하여 상부암 길이 방향으로 임의로 쏠리지를 않고 항상 일정한 처짐과 부착을 유지하도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 보조 지지부재의 단면도를 도시하고 있다.

한편 상기 제1 지지부재(120)와 제2 지지부재(130)에 의하여 ⊃-형상으로 연장되는 굴절튜브(110)를 보다 안정적으로 지지하기 위하여 제2 지지부재(130)로부터 상부암(40)의 손목부 선단(41)으로 연장되는 굴절튜브(110)를 지지하기 위한 보조 지지부재(140)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 보조 지지부재(140)는 상부암(40)에 고정되는 고정부재(141)와, 굴절튜브(110)를 지지하는 지지부재(142)로 구성되며, 상기 지지부재(142)는 굴절튜 브(110)를 지지한 채로 회전이 가능하도록 고정부재(141)에 결합되어 있다. 이때 상기 고정부재(141)는 상부암(40)의 측면에 직접 고정되도록 설치될 수고 있으며, 또는 별도의 브라켓(143)에 의해 상부암(40)의 측면에 고정될 수 있다.

상기와 같은 구조의 보조 지지부재(140)에 의하면, 상부암(40)이나 툴의 작동에 의하여 응용케이블 및 굴절튜브(110)에 위치변화가 발생될 경우, 보조 지지부재(140)의 지지부재(142)가 회전하여 굴절튜브(110)를 지지하게 되므로, 응용케이블에 걸리는 비틀림 하중을 감소시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 내지 도 3은 종래 다관절 로봇의 상부암에 설치되는 응용케이블의 처리구조를 촬영한 사진,

도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 응용케이블 지지장치가 구비된 다관절 로봇의 정면도,

도 5 는 도 4에 도시된 다관절 로봇의 측면도,

도 6 은 도 4에 도시된 다관절 로봇의 평면도,

도 7 은 본 발명에 사용된 굴절튜브의 단면도,

도 8 은 본 발명에 따른 보조 지지부재의 단면도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 선회부 응용케이블 (20) : 상부암 응용케이블

(30) : 연결부 (40) : 상부암

(110) : 굴절튜브 (111) : 마디부재

(120) : 제1 지지부재 (130) : 제2 지지부재

(140) : 보조 지지부재 (141) : 고정부재

(142) : 지지부재

Claims

선회부 응용케이블(10)과 상부암 응용케이블(20)이 연결되는 연결부(30)로부터 상부암(40)의 손목부 선단(41)으로 연장되어 내부에 응용케이블이 배선되는 공간을 제공하되, 응용케이블이 배선되는 공간을 내부에 갖는 원통형의 마디부재(111)들이 상호 회전이 가능하도록 결합된 것으로 구성된 굴절튜브(110);

상기 상부암(40)의 상단부에 설치되어 연결부(30)로부터 연장되는 굴절튜브(110)가 상부암(40)의 후단으로 연장되도록 굴절튜브(110)를 지지하는 제1 지지부재(120); 및

상기 상부암(40)의 측면부에 설치되어 굴절튜브(110)가 상부암(40)의 측면에서 ⊃-형의 곡선의 형성하면서 상부암(40)의 선단으로 연장되도록 굴절튜브(110)를 지지하는 제2 지지부재(130)로 구성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 지지부재(130)로부터 상부암(40)의 손목부 선단(41)으로 연장되는 굴절튜브(110)를 지지하도록 상부암(40)의 측면부에 설치되되, 상부암(40)에 고정되는 고정부재(141)와, 상기 고정부재(141)에 회전이 가능하도록 결합되어 굴절튜브(110)를 지지하는 지지부재(142)로 구성된 보조 지지부재(140)를 더 구비하는 것 을 특징으로 하는 다관절 로봇 상부암 응용케이블 지지장치.