KR20140004914A

KR20140004914A - 포터블 로봇용 복합케이블 구조

Info

Publication number: KR20140004914A
Application number: KR1020120072268A
Authority: KR
Inventors: 김지윤
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-01-14

Abstract

본 발명은 중앙에 배치되는 다심의 랜선(30); 상기 랜선(30)의 외주상에서 설정된 각도 범위에 걸쳐 등간격으로 배치되는 제1전원선(10); 상기 랜선(30)의 외주상에서 제1전원선(10)에 인접하도록 배치되는 제2전원선(20); 상기 랜선(30)의 외주상에서 제2전원선(20)에 인접하도록 배치되는 신호선(40); 및 상기 제1전원선(10), 제2전원선(20), 랜선(30), 신호선(40)을 복합적으로 수용하는 피복수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 포터블 로봇의 전반적인 제어를 위하여 결선되는 여러 종류의 케이블을 하나로 통합하여 이동의 편의성을 높이는 동시에 설치와 유지 보수가 간편하고 제조 비용도 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

포터블 로봇용 복합케이블 구조{Construction of complex cable for portable robot}

본 발명은 포터블 로봇용 복합케이블 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 포터블 로봇의 전반적인 제어를 위하여 결선되는 여러 종류의 케이블을 하나로 통합하여 이동의 편의성을 높이는 동시에 설치와 유지 보수가 간편하고 제조 비용도 줄일 수 있는 포터블 로봇용 복합케이블 구조에 관한 것이다.

최근 산업용 자동화 시스템의 시장을 보면 Ethernet 기반으로 모터를 제어하는 서보드라이버의 사용이 점차 증대되고 있는 추세이다. 또 자동화 시스템의 특성 상 제어 신호 및 전력 전송을 위하여 여러 종류의 케이블을 필요로 하게 된다. 하지만 이를 통합하여 하나의 케이블로 전력 및 제어 신호 전송과 Ethernet 통신을 가능하도록 설계된 복합 케이블의 경우 상용화된 제품이 아직 출시되고 있지 않은 것이 현실이다.

선행특허의 일예로서, 한국 등록특허공보 제1005313호는 선박용 모터에 전원을 공급하기 위한 제1도체; 상기 모터의 권선 주위를 가열하는 가열수단에 전원을 공급하기 위한 제2도체; 상기 제1도체 및 제2도체의 주위를 각각 피복하는 절연체; 및 상기 절연체에 피복된 제1도체 및 제2도체 전체 주위를 감싸도록 형성되는 절연외피;를 포함하는 구성을 제안한다. 이에 따라, 케이블 길이, 중량 및 케이블 트레이를 줄일 수 있으며, 포설공정, 절단 공정, 및 케이블 운송공정을 보다 간소화 할 수 있는 효과를 기대한다.

다른 예로서, 한국 공개특허공보 제2011-0126051호는 광 파이버와, 상기 광 파이버를 수용하는 제 1 보호 튜브와, 전선과, 상기 광 파이버와 상기 전선을 수용하는 외피를 포함하며, 상기 제 1 보호 튜브는 상기 외피의 단면 중앙에 배치되어 있으며, 상기 전선은 상기 제 1 보호 튜브와 상기 외피 사이에 배치되는 동시에 상기 제 1 보호 튜브의 둘레 방향으로 이동 가능한 구조를 지닌다. 이에 따라, 구부러지더라도, 광 파이버에 측압이 가해지는 것을 억제하고, 손상이나 전송 손실 없이 전송 특성을 유지할 수 있는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허는 선박의 포터블 용접 로봇과 같이 여러 장소를 이동하며 작업하도록 경량성(하중 축소)을 확보해야 하는 분야에 적용하기 곤란할 뿐더러 별다른 전용의 복합 케이블이 존재하지 않아 여러 개의 케이블을 따로 결선한 상태로 로봇을 이동하거나 유지 보수함에 따른 불편이 해소되지 않는다.

1. 한국 등록특허공보 제1005313호 "복합케이블 및 이를 이용한 선박용 모터"(공개일자 : 2011. 1. 5.) 2. 한국 공개특허공보 제2011-0126051호 "광전기 복합 케이블 및 광전기 복합 케이블 어셈블리"(공개일자 : 2011. 11. 22.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 포터블 로봇의 전반적인 제어를 위하여 결선되는 여러 종류의 케이블을 하나로 통합하여 이동의 편의성을 높이는 동시에 설치와 유지 보수가 간편하고 제조 비용도 줄일 수 있는 포터블 로봇용 복합케이블 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중앙에 배치되는 다심의 랜선; 상기 랜선의 외주상에서 설정된 각도 범위에 걸쳐 등간격으로 배치되는 제1전원선; 상기 랜선의 외주상에서 제1전원선에 인접하도록 배치되는 제2전원선; 상기 랜선의 외주상에서 제2전원선에 인접하도록 배치되는 신호선; 및 상기 제1전원선, 제2전원선, 랜선, 신호선을 복합적으로 수용하는 피복수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제1전원선과 제2전원선은 신호선이 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역에서 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1전원선은 DC 24V 공급을 위한 2.5SQ의 3선을 사용하고, 제2전원선은 DC 12V의 공급을 위한 1.5SQ의 2선을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 랜선은 각각의 색상으로 구분되는 복수의 단자를 단부에 지닌 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 랜선은 외주면 상으로 노이즈 유입을 차단하는 차폐망을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 신호선은 랜선의 외주면에 밀집적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 피복수단은 충전체, 테이프, 자켓에 의한 순차적인 층을 이루면서 제1전원선, 제2전원선, 랜선, 신호선을 수용하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 포터블 로봇의 전반적인 제어를 위하여 결선되는 여러 종류의 케이블을 하나로 통합하여 이동의 편의성을 높이는 동시에 설치와 유지 보수가 간편하고 제조 비용도 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 케이블의 단면 구조를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 케이블의 단부 구조를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 포터블 로봇용 복합케이블은 중앙에 다심의 랜선(30)이 배치되는 구조이다. 포터블 로봇에 있어서 랜선(30)의 일예로 LAPP cat.6 8P의 규격을 사용할 수 있다. 랜선(30)은 포터블 로봇의 이더넷(Ethernet) 통신을 가능하도록 하는 데이터 통신선이다. 랜선(30)이 케이블의 중앙에 배치되면 포터블 로봇을 이용하여 다양한 자세로 변경하면서 작업하는 과정에서 유연하게 벤딩되므로 불필요한 부하(하중)를 줄일 수 있다.

이때, 상기 랜선(30)은 각각의 색상으로 구분되는 복수의 단자를 단부에 지닌 커넥터(35)를 구비한다. 커넥터(35)는 AEM 드라이버의 이더캣(EtherCAT) 네트워킹 케이블을 연결하는 것으로서, UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블과 동등한 규격을 적용할 수 있다. UTP 케이블은 가용거리가 비교적 짧기는 하지만 포터블 로봇용으로 사용에 무리가 없다. 8P의 경우 황색, 백색, 녹색, 청색, 갈색을 이용한 8개의 패턴 조합으로 결선 상태이 구분이 가능하다.

또, 본 발명에 따르면 상기 랜선(30)의 외주상에서 설정된 각도 범위에 걸쳐 등간격으로 제1전원선(10)이 배치되고, 상기 랜선(30)의 외주상에서 제1전원선(10)에 인접하도록 제2전원선(20)이 배치된다. 제1전원선(10)과 제2전원선(20)은 로봇의 모터 제어에 많이 사용되는 24V와 12V 두 종류의 전압을 전송하는 전력선이다. 중요한 점은 전력선과 데이터 통신선을 복합 사용함으로써 발생할 수 있는 신호간 간섭 및 노이즈 차폐 성능인데, 이를 위하여 24V 전력선인 제1전원선(10)과 12V 전력선인 제2전원선(20)을 등간격으로 배치하는 것이 유리하다. 제1전원선(10)과 제2전원선(20)은 각각 절연체(15)(25)를 피복으로 구비하며, 절연체(15)(25)의 소재는 PVC를 사용하여도 무방하다.

이때, 상기 제1전원선(10)과 제2전원선(20)은 신호선(40)이 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역에서 등간격으로 배치된다. 후술하는 신호선(40)에 인접하여 각각 한 쌍의 제2전원선(20)을 배치하고, 제2전원선(20)의 사이에 제1전원선(10)을 등간격으로 배치한다. 이에 따라, 랜선(30)을 중심을 지나는 수직선을 기준으로 제1전원선(10)과 제2전원선(20)이 대칭을 이루지만 수평선을 기준으로 하면 비대칭을 이루는 구조로 된다.

한편, 상기 제1전원선(10)은 DC 24V 공급을 위한 2.5SQ의 3선을 사용하고, 제2전원선(20)은 DC 12V의 공급을 위한 1.5SQ의 2선을 사용한다. 물론 이는 소형의 포터블 로봇에 대한 규격의 예시로서 로봇의 크기가 증대되면 도체 단면적과 도선수가 증가된다. 제1전원선(10)은 DC 24V, 15A의 전력을 25m까지 전송하고, 제2전원선(20)은 DC 12V, 5A의 전력을 25m까지 전송한다.

또, 본 발명에 따르면 신호선(40)이 상기 랜선(30)의 외주상에서 제2전원선(20)에 인접하도록 배치되는 구조이다. 소형의 포터블 로봇에서 신호선(40)은 디지털 신호와 아날로그 제어 신호의 전송이 가능한 6가닥의 신호선이다. 신호선(40)도 PVC 소재의 절연체(45)를 피복으로 구비한다.

이때, 상기 신호선(40)은 랜선(30)의 외주면에 밀집적으로 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면 전원선(10)(20)에 의한 노이즈 감소와 더블어 케이블의 단면적을 최소로 유지하는데 유리하다. 케이블 단면적의 축소는 사용의 편의성과 함께 제조원가 절감의 효과를 유발한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제1전원선(10), 제2전원선(20), 랜선(30), 신호선(40)을 복합적으로 수용하는 피복수단(50)을 포함한다. 피복수단(50)은 포터블 로봇의 빈번한 이동에 부합되는 강도, 내마모성, 내열성, 내약품성과 더불어 작업자세의 변동에 의한 유연한 벤딩을 보장해야 한다.

이때, 상기 피복수단(50)은 충전체(52), 테이프(54), 자켓(56)에 의한 순차적인 층을 이루면서 제1전원선(10), 제2전원선(20), 랜선(30), 신호선(40)을 수용한다. 충전체(52)는 연질의 폴리프로필렌(PP) 수지재를 사용하고 제1전원선(10), 제2전원선(20), 랜선(30), 신호선(40)의 배치된 상태를 유지한다. 테이프(54)는 부직포를 사용하고 충전체(52)의 외주면을 감싼다. 자켓(56)은 우레탄 수지재를 사용하고 테이프(54)의 외주면을 감싼다.

이와 같은 구성에 의하면 포터블 로봇용 복합 케이블의 단위길이당 무게는 500g/m 이내이고, 최소 곡률반경은 150㎜로 구현된다.

한편, 상기 랜선(30)은 외주면 상으로 노이즈 유입을 차단하는 차폐망(38)을 더 구비하는 구성도 가능하다. 차폐망(38)은 금속 세선을 망구조로 편조한 것을 사용하거나 천에 금속을 코팅한 것을 사용할 수 있다. 어느 구조를 적용하거나 차폐망(38)에 의하여 전원선(10)(20)의 노이즈가 랜선(30)으로 유입되는 것을 차단하여 로봇의 제어에러를 방지할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 제1전원선 15: 절연체
20: 제2전원선 25: 절연체
30: 랜선 35: 커넥터
38: 차폐망 40: 신호선
45: 절연체 50: 피복수단
52: 충진체 54: 테이프
56: 자켓

Claims

중앙에 배치되는 다심의 랜선(30);
상기 랜선(30)의 외주상에서 설정된 각도 범위에 걸쳐 등간격으로 배치되는 제1전원선(10);
상기 랜선(30)의 외주상에서 제1전원선(10)에 인접하도록 배치되는 제2전원선(20);
상기 랜선(30)의 외주상에서 제2전원선(20)에 인접하도록 배치되는 신호선(40); 및
상기 제1전원선(10), 제2전원선(20), 랜선(30), 신호선(40)을 복합적으로 수용하는 피복수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포터블 로봇용 복합케이블 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 제1전원선(10)과 제2전원선(20)은 신호선(40)이 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역에서 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 포터블 로봇용 복합케이블 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 제1전원선(10)은 DC 24V 공급을 위한 2.5SQ의 3선을 사용하고, 제2전원선(20)은 DC 12V의 공급을 위한 1.5SQ의 2선을 사용하는 것을 특징으로 하는 포터블 로봇용 복합케이블 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 랜선(30)은 각각의 색상으로 구분되는 복수의 단자를 단부에 지닌 커넥터(35)를 구비하는 것을 특징으로 하는 포터블 로봇용 복합케이블 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 랜선(30)은 외주면 상으로 노이즈 유입을 차단하는 차폐망(38)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포터블 로봇용 복합케이블 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 신호선(40)은 랜선(30)의 외주면에 밀집적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 포터블 로봇용 복합케이블 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 피복수단(50)은 충전체(52), 테이프(54), 자켓(56)에 의한 순차적인 층을 이루면서 제1전원선(10), 제2전원선(20), 랜선(30), 신호선(40)을 수용하는 것을 특징으로 하는 포터블 로봇용 복합케이블 구조.