KR20150044567A - 내압조절장치 및 이를 가지는 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내압조절장치 및 이를 가지는 로봇에 관한 것으로서, 특히 회전모터(5)의 회전력을 감속시켜 로봇암(7)으로 전달하는 감속기(9)의 에어벤트포트(9a)에 장착되어 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기(9) 내부의 에어가 외부로 배출되도록 하는 내압조절장치에 있어서, 상기 내부압력 배출장치는, 상기 에어벤트포트(9a)에 장착되고 상기 감속기(9)와 외부를 연통시키는 연통공(10a)이 마련된 조인트부시(10)와, 상기 조인트부시(10)의 연통공(11)에 장착되어 이 연통공(11)을 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기(9) 내부의 압축된 공기를 외부로 배출되도록 하고, 외부의 먼지등 이물질의 침입을 차단하는 미세통공(22a)을 갖는 필터(20) 및 상기 필터(20)의 외부를 덮어씌워 외부충격으로부터 보호하며, 비산되는 냉각수등이 상기 감속기(9) 내부로 침입되는 것을 차단하는 필터캡(30)을 포함하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 상기 감속기 내부의 압축된 공기는 외부로 배출시키고 외부의 먼지등 이물질은 필터를 통해, 비산되는 냉각수등은 필터캡을 통하여 상기 감속기 내부로 침입되는 것을 차단할 수 있도록 함으로써, 감속기의 내압 상승시, 이에 따른 내부 압축공기를 원활하게 외부로 배출시켜, 항상 대기압과 평형을 이루도록 내압 조절을 자동적으로 수행할 수 있게 되면서 그리스의 변질방지 및 오일 누유를 미연에 차단하여 작동상의 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

내압조절장치 및 이를 가지는 로봇{Apparatus for controlling internal pressure and robot with the same}

본 발명은 내압조절장치 및 이를 가지는 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업용로봇 구동축의 감속기 기어박스의 상단의 에어벤트포트(Air vent port)에 조인트부시와 필터 및 필터캡으로 이루어진 내압조절장치를 설치하여 감속기 내부의 압축된 공기는 외부로 배출시키고 외부의 먼지, 이물질은 필터를 통하여 상기 감속기 내부로 침입되는 것을 차단하도록 하는 내압조절장치 및 이를 가지는 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 회전조작을 수행하는 로봇암이 마련되며 이 로봇암의 회전조작을 위해 회전모터의 동력을 감속시켜 로봇암으로 전달하는 감속기가 구비된다.

그리고, 이러한 감속기에는 작동에 따른 내압 상승시 내부의 에어를 외부로 배출시키기 위한 장치가 일반적으로 없으며 감속기 내부공간대비 주입량이 많게되면 급격히 압력이 상승되고, 이러한 압력 상승에 따라 감속기의 오일씰등이 밀려 빠지거나, 오일씰이나 감속기와 로봇암의 조립면 틈새로 누유가 종종 발생한다.

이러한 누유발생 문제를 최소화 하기 위하여 일부 구동축에는 감속기의 온도상승에 따른 내부압력을 제거하기위하여 감속기 조립부위의 상단측에 에어벤트포트에 형성하고, 여기에 감속기의 내부의 압력이 상승할 때, 이 압력을 낮추기 위한 다양한 장치와 기술을 동원하고 있다.

일례로 종래 기술의 내부압력 배출장치에 대해 살펴보면, 그 중 에어벤트포트에 장착되어 내부의 팽창 에어가 미세통공을 통해 외부로 배출되도록 하는 필터 구조의 에어벤트플러그가 제시되어 있다.

그러나, 이러한 에어벤트플러그는 외부의 비산되는 냉각수(spot 용접시에는 Gun tip 냉각용으로 냉각수를 필수로 사용함)등이 미세통공을 통해 감속기 내부로 침투되는 것을 차단하기 위한 차단기능이 마련되어 있지 않기 때문에, 감속기 주변에 부유중인 미세먼지, 이물질 및 냉각수등이 로봇작작업 대기등에따라 감속기 내부온도가 저하될 때 감속기 내부로 침투하여 그리스를 변질시키거나, 그리스내에 혼입되어 기어류의 마찰치면이나 베어링 회전 접촉부위의 윤활성능을 저하 시켜 수명을 단축시키거나 손상을 유발하는 등의 문제점 등을 갖고 있었다.

또한, 다른 예로서 에어벤트포트에서 외측으로 길게 연장되는 관체 구조의 여유공간부를 마련하여 감속기 내부압 상승시 에어 및 오일이 상기 여유공간부에 머물러 있도록 하는 구조도 제시되어 있다.

그러나, 이러한 여유공간부 구조는 그 제작도 어려울 뿐만 아니라 그 추가 구성 설치를 위한 감속기의 외부 공간이 확보되어야 하는 등의 문제점을 갖고 있었다.

또 다른 예는, 포트 연결부를 제외한 기타의 모든면이 밀봉된 압축백을 에어벤트포트에 연결하고, 감속기 기어박스의 온도상승에 따라 내부 그리스 및 공기가 팽창하여 내부압력이 상승할 때에 압축백이 부풀어 올라 내부의 압력상승에 따른 부피증가를 방지하고, 감속기 내부환경과 외부환경을 격리하는 구조도 있으나, 압축백을 보관할 충분한 여유공간을 필요로 하므로 박형, 경량화를 추구하는 범용 다관절 로봇에는 적용하기가 곤란하다.

또는, 에어벤트 포트에 체크벨브를 연결하여, 미리 설정된 압력이 되면 내부 압력을 외부로 배출하도록 하는 경우도 있으나, 이 경우에는 기계적으로 설정된 스프링 압력이상으로 내부압력이 상승하여야만 스프링과 밸브로 형성된 플런저(Plunger)가 작동하여 내부 압력을 외부로 배기가 가능하므로, 감속기 내부의 압력이 대기압을 유지하도록 하는 방법에 비하여 누유 방지 성능이 떨어진다. 또, 기계적인 플런저가 개방되었다가 잠길 때 플러져 접촉면이나 감속기 내부로 이물질 침투가 가능하므로 이에대한 별도의 보호대책을 형성 하여야 한다.

대한민국 공개특허공보 제2012-008196호 대한민국 공개실용신안공보 제1999-0029893호 대한민국 등록특허공보 제0977142호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 산업용로봇 구동축의 감속기 기어박스의 상단의 에어벤트포트(Air vent port)에 내압조절장치를 설치하여 감속기 내부의 압축된 공기는 외부로 배출시키고 외부의 먼지, 이물질은 필터를 통하여 상기 감속기 내부로 침입되는 것을 차단함으로써, 감속기의 작동에 따른 온도상승으로 감속기 내부압력이 상승시 이에 따른 내부의 압축된 공기를 실시간적으로 즉시 외부로 배출시켜 내부압력 상승을 방지할 수 있도록 하는 내압조절장치 및 이를 가지는 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 냉각시에는 외부공기를 필터를 이용하여 이물질을 거른 후 흡입하는 일련의 과정을 자동적으로 수행할 수 있도로 함으로써, 로봇 구동축의 감속기의 누유을 방지하고, 감속기 윤활용 그리스가 외부 이물질 유입때문에 오염되지 않도록 차단하여, 로봇 감속기 작동상의 신뢰성 향상을 도모할 수 있도록 하는 내압조절장치 및 이를 가지는 로봇을 제공하는데 다른 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내압조절장치는 회전모터의 회전력을 감속시켜 로봇암으로 전달하는 감속기의 에어벤트포트에 장착되어 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기 내부의 압축된 공기가 외부로 배출되도록 하는 내압조절장치에 있어서, 상기 내압조절장치는, 상기 에어벤트포트에 장착되고 상기 감속기와 외부를 연통시키는 연통공이 마련된 조인트부시; 상기 조인트부시의 연통공에 장착 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기 내부의 압축된 공기가 외부로 배출되도록 하는 미세통공을 갖는 필터; 및 상기 필터의 외부를 덮어씌워 필터를 외부충격으로부터 보호하며, 외부의 비산되는 냉각수등 이물질이 필터를 통해 상기 감속기 내부로 침입되는 것을 차단하는 필터캡을 포함하여 구성되며, 상기 필터는 상기 나사산이 형성되는 하부의 소직경부와, 상기 미세통공이 형성되는 상부의 대직경부로 이루어지고, 상기 소직경부가 상기 헤드부의 연통공에 나사 체결되어 삽입된 상태에서 상기 미세통공이 형성된 상부의 대직경부가 상기 조인트부시 상방으로 노출되는 구조로 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치에 있어서, 상기 에어벤트포트는 상기 감속기 내부와 외부를 관통시키고 그 내주면에 나사산이 형성된 관통공 구조로 되며, 이에 대응되는 상기 조인트부시는, 상기 에어벤트포트의 나사산과 나사 체결되도록 하는 나사산이 그 외주면에 형성된 몸통부와, 상기 몸통부 상단에 배치되고 상기 에어벤트포트에 상기 몸통부의 나사 체결시 상기 에어벤트포트의 상단 테두리에 걸리도록 하는 헤드부로 이루어진 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치에 있어서, 상기 헤드부의 중앙을 관통하는 상기 연통공 내주면에 나사산이 형성되고, 이에 대응되는 상기 필터의 외주면에 나사산이 형성되어 서로 나사 결합되도록 하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치에 있어서, 상기 조인트부시의 헤드부는 그 외주부를 따라 복수의 절삭면을 갖는 다각면 구조로 되고, 상기 필터캡이 상기 조인트부시의 헤드부 외측을 덮어씌워 이 헤드부와 결합되되, 상기 필터캡의 내측면에 이 필터캡의 내측면이 상기 헤드부의 절삭면 일측부위와 맞닿아 그 나머지 부분은 일정간격 이격된 상태가 되도록 하여서 서로 맞물려 결합되어 상기 헤드부와 상기 필터캡 사이에 틈새가 형성되도록 하는 틈새형성리브가 더 구비된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치에 있어서, 상기 틈새형성리브는 상기 헤드부의 복수의 절삭면 전체에 대응하여 상기 필터캡의 내측면에 복수개가 마련된 것일 수 있다.

그리고, 본 발명의 내압조절장치를 가지는 로봇은 회전모터의 회전력을 감속시켜 로봇암으로 전달하는 감속기의 에어벤트포트에 장착되어 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기 내부의 압축된 공기가 외부로 배출되도록 하는 내압조절장치를 가지는 로봇에 있어서, 상기 내압조절장치는, 상기 에어벤트포트에 장착되고 상기 감속기와 외부를 연통시키는 연통공이 마련된 조인트부시; 상기 조인트부시의 연통공에 장착 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기 내부의 압축된 공기가 외부로 배출되도록 하는 미세통공을 갖는 필터; 및 상기 필터의 외부를 덮어씌워 필터를 외부충격으로부터 보호하며, 외부의 비산되는 냉각수등 이물질이 필터를 통해 상기 감속기 내부로 침입되는 것을 차단하는 필터캡을 포함하여 구성되며, 상기 필터는 상기 나사산이 형성되는 하부의 소직경부와, 상기 미세통공이 형성되는 상부의 대직경부로 이루어지고, 상기 소직경부가 상기 헤드부의 연통공에 나사 체결되어 삽입된 상태에서 상기 미세통공이 형성된 상부의 대직경부가 상기 조인트부시 상방으로 노출되는 구조로 된 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 내압조절장치 및 이를 가지는 로봇은 감속기의 작동에 따른 온도상승으로 감속기 내부압력이 상승시 이에 따른 내부의 압축된 공기를 실시간적으로 즉시 외부로 배출시켜 내부압력 상승을 방지할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

또한, 냉각시에는 외부공기를 필터를 이용하여 이물질을 거른 후 흡입하는 일련의 과정을 자동적으로 수행할 수 있도로 함으로써, 로봇 구동축의 감속기의 누유을 방지하고, 감속기 윤활용 그리스가 외부 이물질 유입때문에 오염되지 않도록 차단하여, 로봇 감속기 작동상의 신뢰성 향상을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치가 에어벤트포트에 장착되기 전 상태를 나타낸 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치가 에어벤트포트에 장착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치의 조인트부시와 필터캡의 결합상태를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 내압조절장치 및 이를 가지는 로봇은 특히 회전모터(5)의 회전력을 감속시켜 로봇암(7)으로 전달하는 감속기(9)의 에어벤트포트(9a)에 장착되어 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기(9) 내부의 에어가 외부로 배출되도록 하는 내압조절장치를 구비한다.

상기 내압조절장치는, 상기 에어벤트포트(9a)에 장착되고 상기 감속기(9)와 외부를 연통시키는 연통공(10a)이 마련된 조인트부시(10)와, 상기 조인트부시(10)의 연통공(11)에 장착되어 이 연통공(11)을 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기(9) 내부의 에어 및 오일이 외부로 배출되도록 하는 미세통공(22a)을 갖는 필터(20) 및 상기 필터(20)의 외부를 덮어씌워 상기 감속기(9) 내부의 에어는 외부로 배출시키고 외부의 수분은 필터(20)를 통해 상기 감속기(9) 내부로 침입되는 것을 차단하는 필터캡(30)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

그리고, 상기 에어벤트포트(9a)는 상기 감속기(9) 내부와 외부를 관통시키고 그 내주면에 나사산(9b)이 형성된 관통공 구조로 되며, 이에 대응되는 상기 조인트부시(10)는, 상기 에어벤트포트(9a)의 나사산(9b)과 나사 체결되도록 하는 나사산(11a)이 그 외주면에 형성된 몸통부(11)와, 상기 몸통부(11) 상단에 배치되고 상기 에어벤트포트(9a)에 상기 몸통부(11)의 나사 체결시 상기 에어벤트포트(9a)의 상단 테두리에 걸리도록 상기 몸통부(11)보다 대직경을 갖는 헤드부(12)로 이루어져 있다.

그리고, 상기 헤드부(12)의 중앙을 관통하는 상기 연통공(10a) 내주면에 나사산(12a)이 형성되고, 이에 대응되는 상기 필터(20)의 외주면에 나사산(22)이 형성되어 서로 나사 결합되도록 되어 있다.

그리고, 상기 필터(20)는 상기 나사산(21a)이 형성되는 하부의 소직경부(21)와, 상기 미세통공(22a)이 형성되는 상부의 대직경부(22)로 이루어지고, 상기 소직경부(21)가 상기 헤드부(12)의 연통공(10a)에 나사 체결되어 삽입된 상태에서 상기 미세통공(22a)이 형성된 상부의 대직경부(22)가 상기 조인트부시(10) 상방으로 노출되는 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 조인트부시(10)의 헤드부(12)는 그 외주부를 따라 복수의 절삭면(12b)을 갖는 다각면 구조로 되고, 상기 필터캡(30)이 상기 조인트부시(10)의 헤드부(12) 외측을 덮어씌워 이 헤드부(12)와 결합되되, 상기 필터캡(30)의 내측면에 이 필터캡(30)의 내측면이 상기 헤드부(12)의 절삭면(12b) 일측부위와 맞닿아 그 나머지 부분은 일정간격 이격된 상태가 되도록 하여서 서로 맞물려 결합되어 상기 헤드부(12)의 외측면과 상기 필터캡(30)의 내측면 사이에 틈새(40)가 형성되도록 하는 틈새형성리브(31)가 마련되어 있다.

여기서, 상기 틈새형성리브(31)는 상기 헤드부(12)의 복수의 절삭면(12b) 전체에 대응하여 상기 필터캡(30)의 내측면에 복수개가 마련된 상하로 길다란 돌기 형상으로 되어 있다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 로봇 감속기의 내부압력 배출장치의 장착 과정을 살펴보면, 우선 상기 감속기(9)의 해당 에어벤트포트(9a)로 조인트부시(10)를 먼저 나사 결합시킨다.

이때, 상기 조인트부시(10)의 헤드부(12)는 상기 에어벤트포트(9a)의 상단 테두리에 걸려 고정된다.

이러한 상태에서 상기 조인트부시(10)의 연통공(10a)으로 필터(20)의 소직경부(21) 나사산(21a)이 나사 체결되도록 하여 상기 필터(20)를 장착한다.

그런 다음, 상기 필터(20)의 외부를 덮어씌워 상기 필터캡(30)을 상기 조인트부시(10)의 헤드부(12)에 맞물리도록 하여 결합한다.

이때, 상기 필터캡(30)의 틈새형성리브(31)가 상기 조인트부시(10)의 헤드부(12) 외측 절삭면(12b)에 맞닿아 결합된 상태가 되어 이들 사이로 에어가 통하도록 하는 틈새(40)를 형성시킨다.

이렇게 에어벤트포트(9a)에 내부압력 배출장치의 장착이 완성된 상태에서 감속기(9)의 내압 상승시 그 내부의 에어 및 오일이 상기 조인트부시(10)의 연통공(10a)을 통해 필터(20)의 미세통공(22a)으로 빠져나오고 특히 에어는 상기 헤드부(12)와 필터캡(30) 사이의 틈새(40)를 통해 외부로 배기되면서 내압 조절이 이루어지게 된다.

한편, 내압조절 과정 중 필터 외부로 빠져나오게 되는 오일은 극소량이며 이러한 누출 오일은 작업자가 닦아낼 수 있을 것이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
5 : 회전모터 7 : 로봇암
9 : 감속기 9a : 에어벤트포트
9b : 나사산 10 : 조인트부시
10a : 연통공 11 : 몸통부
11a : 나사산 12 : 헤드부
12a : 나사산 12b : 절삭면
20 : 필터 21 : 소직경부
21a : 나사산 22 : 대직경부
22a : 미세통공 30 : 필터캡
31 : 틈새형성리브

Claims (5)

1. 회전모터의 회전력을 감속시켜 로봇암으로 전달하는 감속기의 에어벤트포트에 장착되어 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기 내부의 압축된 공기가 외부로 배출되도록 하는 내압조절장치에 있어서,
   상기 내압조절장치는,
   상기 에어벤트포트에 장착되고 상기 감속기와 외부를 연통시키는 연통공이 마련된 조인트부시;
   상기 조인트부시의 연통공에 장착 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기 내부의 압축된 공기가 외부로 배출되도록 하는 미세통공을 갖는 필터; 및
   상기 필터의 외부를 덮어씌워 필터를 외부충격으로부터 보호하며, 외부의 비산되는 냉각수등 이물질이 필터를 통해 상기 감속기 내부로 침입되는 것을 차단하는 필터캡;
   을 포함하여 구성되며,
   상기 필터는 상기 나사산이 형성되는 하부의 소직경부와, 상기 미세통공이 형성되는 상부의 대직경부로 이루어지고,
   상기 소직경부가 상기 헤드부의 연통공에 나사 체결되어 삽입된 상태에서 상기 미세통공이 형성된 상부의 대직경부가 상기 조인트부시 상방으로 노출되는 구조로 된 것을 특징으로 하는 내압조절장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 에어벤트포트는 상기 감속기 내부와 외부를 관통시키고 그 내주면에 나사산이 형성된 관통공 구조로 되며,
   이에 대응되는 상기 조인트부시는,
   상기 에어벤트포트의 나사산과 나사 체결되도록 하는 나사산이 그 외주면에 형성된 몸통부와,
   상기 몸통부 상단에 배치되고 상기 에어벤트포트에 상기 몸통부의 나사 체결시 상기 에어벤트포트의 상단 테두리에 걸리도록 하는 헤드부로 이루어진 것을 특징으로 하는 내압조절장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 조인트부시의 헤드부는 그 외주부를 따라 복수의 절삭면을 갖는 다각면 구조로 되고,
   상기 필터캡이 상기 조인트부시의 헤드부 외측을 덮어씌워 이 헤드부와 결합되되,
   상기 필터캡의 내측면에 이 필터캡의 내측면이 상기 헤드부의 절삭면 일측부위와 맞닿아 그 나머지 부분은 일정간격 이격된 상태가 되도록 하여서 서로 맞물려 결합되어 상기 헤드부와 상기 필터캡 사이에 틈새가 형성되도록 하는 틈새형성리브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 내압조절장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 틈새형성리브는 상기 헤드부의 복수의 절삭면 전체에 대응하여 상기 필터캡의 내측면에 복수개가 마련된 것을 특징으로 하는 내압조절장치.
5. 회전모터의 회전력을 감속시켜 로봇암으로 전달하는 감속기의 에어벤트포트에 장착되어 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기 내부의 압축된 공기가 외부로 배출되도록 하는 내압조절장치를 가지는 로봇에 있어서,
   상기 내압조절장치는,
   상기 에어벤트포트에 장착되고 상기 감속기와 외부를 연통시키는 연통공이 마련된 조인트부시;
   상기 조인트부시의 연통공에 장착 밀폐시킨 상태에서 상기 감속기 내부의 압축된 공기가 외부로 배출되도록 하는 미세통공을 갖는 필터; 및
   상기 필터의 외부를 덮어씌워 필터를 외부충격으로부터 보호하며, 외부의 비산되는 냉각수등 이물질이 필터를 통해 상기 감속기 내부로 침입되는 것을 차단하는 필터캡;
   을 포함하여 구성되며,
   상기 필터는 상기 나사산이 형성되는 하부의 소직경부와, 상기 미세통공이 형성되는 상부의 대직경부로 이루어지고,
   상기 소직경부가 상기 헤드부의 연통공에 나사 체결되어 삽입된 상태에서 상기 미세통공이 형성된 상부의 대직경부가 상기 조인트부시 상방으로 노출되는 구조로 된 것을 특징으로 하는 내압조절장치를 가지는 로봇.
   

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