KR20160003883A

KR20160003883A - 다관절형 산업용 로봇

Info

Publication number: KR20160003883A
Application number: KR1020157035821A
Authority: KR
Inventors: 타카히로 이나다; 신지 키타무라; 마사토 야마모토
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2016-01-11
Also published as: US20140102240A1; US9180595B2; KR101687739B1; CN103517790A; EP2711145A1; EP2711145B1; KR20140009518A; EP2711145A4; WO2012157169A1; CN103517790B

Abstract

로봇(1)의 손목부(3)가, 암부(2)에 대하여 제1 손목 축선(S) 주위로 회전하는 제1 가동부(14)와, 제1 가동부(14)에 대하여 제2 손목 축선(B) 주위로 회전하는 제2 가동부(15)와, 제2 가동부(15)에 대하여 제3 손목 축선(T) 주위로 회전하는 제3 가동부(16)와, 제3 가동부(16)에 장착되는 엔드 이펙터(8)에 전력 등을 공급하는 이펙터용 케이블(9)이 삽통되는 케이블 삽통부(70)를 가진다. 케이블 삽통부(70)는, 제1 손목 축선(S) 상에 위치하도록 하여 제1 가동부(14)에 설치된다. 손목부(3)를 구동하는 복수의 모터(24~26) 중 2개(25,26)가, 케이블 삽통부(70)를 제1 손목 축선(S)에 수직한 방향으로 사이에 두도록 하여 제1 가동부(14)에 장착된다.

Description

다관절형 산업용 로봇{MULTIJOINT INDUSTRIAL ROBOT}

본 발명은, 암부(arm unit)와, 암부의 선단부에 연결되는 손목부와, 손목부를 구동하는 복수의 모터를 구비한 다관절형 산업용 로봇에 관한 것으로, 특히 엔드 이펙터(end effector)에 전력 등을 공급하기 위한 이펙터용 케이블이 손목부를 통과하는 다관절형 산업용 로봇에 관한 것이다.

다관절형 산업용 로봇은, 용접 및 도장 등의 각종 작업에 널리 이용되고 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 손목부에 스폿(spot) 용접 건(gun)을 장착한 스폿 용접 로봇이 개시되어 있다. 이 로봇에서는, 손목부를 구동하는 모터의 몇 개인지가 암부 후단에 설치되어 있다. 손목부에는, 스폿 용접 건에 전력을 공급하기 위한 케이블이 설치되어 있다. 이 케이블은 손목부의 외측에서 적절히 처리되어 있다.

일본 특개 2003-136462호 공보

하지만, 모터가 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이 암부 후단에 설치되면, 모터에서 손목부 선단까지 동력을 전달하기 위한 동력 전달 기구를 배치해야 한다. 그 결과, 부품수가 증가하여 손목부의 조립이 번잡해지거나 손목부의 구성을 전체적으로 대형화할 필요가 생기거나 한다.

특히, 스폿 용접용 로봇에서는, 대전류를 용접 건에 공급하기 위하여 케이블이 대경화하기 쉽다. 이를 방지하려면, 케이블의 보호를 위하여, 손목부에 대형의 보호 구조를 설치할 필요가 생긴다. 또, 케이블이 대경이면, 케이블과의 간섭을 피하도록 하여 동력 전달 기구를 배치하는 것이 매우 곤란해진다.

따라서 본 발명은, 원활한 작업에 방해가 되지 않도록 하여 케이블을 잘 처리하면서 손목부의 구성을 전체적으로 소형화하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 따른 다관절형 산업용 로봇은, 암부와, 상기 암부의 선단부에 연결되는 손목부와, 상기 손목부를 구동하는 복수의 모터를 구비하며, 상기 손목부가, 상기 암부에 연결되어 상기 암부에 대하여 제1 손목 축선 주위로 회전하는 제1 가동부와, 상기 제1 가동부에 연결되어 상기 제1 가동부에 대하여 상기 제1 손목 축선과 다른 방향으로 연장되는 제2 손목 축선 주위로 회전하는 제2 가동부와, 상기 제2 가동부에 연결되어 상기 제2 가동부에 대하여 상기 제2 손목 축선과 다른 방향으로 연장되는 제3 손목 축선 주위로 회전하며, 엔드 이펙터가 장착되는 제3 가동부와, 상기 엔드 이펙터에 전력, 동력, 신호 및 재료 중 적어도 하나를 공급하기 위한 이펙터용 케이블이 삽통되는 케이블 삽통부를 가지며, 상기 케이블 삽통부가, 상기 제1 가동부에 상기 제1 손목 축선 상으로 위치하도록 설치되며, 상기 복수의 모터 중 2개의 모터가, 상기 케이블 삽통부를 상기 제1 손목 축선에 수직한 방향으로 사이에 두도록 하여 상기 제1 가동부에 장착되어 있다.

상기 구성에 따르면, 이펙터용 케이블이, 제1 가동부의 회전 중심이 되는 제1 손목 축선 상에 위치하는 케이블 삽통부에 삽통된다. 이 때문에, 손목부의 동작에 따라 이펙터용 케이블이 휘돌거나, 주변 구조와 간섭하는 것을 양호하게 억제할 수 있다. 그리고 손목부를 구동하는 복수의 모터 중 2개의 모터가, 제1 가동부의 회전 중심이 되는 제1 손목 축선 상에 위치하는 케이블 삽통부를 사이에 두도록 하여 제1 가동부에 설치되어 있다. 이 때문에, 제1 가동부의 회전 때에 제1 가동부의 중량 밸런스를 유지할 수 있다. 또, 해당 2개의 모터에서 대응하는 가동부까지의 거리가 짧아져 동력 전달 기구를 단순화할 수 있다.

상기 제2 손목 축선이 상기 제1 손목 축선에 수직이고, 상기 제3 손목 축선이 상기 제2 손목 축선에 수직이며, 상기 복수의 모터가, 상기 제1 가동부, 상기 제 2 가동부 및 상기 제3 가동부를 각각 회전시키는 제1 손목 모터, 제2 손목 모터 및 제3 손목 모터를 가지며, 상기 2개의 모터가, 상기 제2 손목 모터 및 상기 제3 손목 모터이어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 제2 손목 모터에서 제2 가동부까지의 거리가 짧아져 제2 가동부를 위한 동력 전달 기구를 단순화할 수 있으며, 제2 손목 모터에서 제3 가동부까지의 거리가 짧아져 제3 가동부를 위한 동력 전달 기구를 단순화할 수 있다.

상기 제1 손목 축선이, 상기 제1 가동부의 길이 방향으로 연장되어 있으며, 상기 제2 손목 모터의 출력축과 상기 제3 손목 모터의 출력축이, 상기 제1 손목 축선과 수직한 방향이며 상기 제2 손목 축선과 평행한 방향으로 연장되어 있어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 제1 가동부에 제2 손목 모터 및 제3 손목 모터를 설치하도록 하면서도 제1 가동부의 길이 방향의 치수를 단축할 수 있다. 이에 따라 손목부가 전체적으로 소형화된다.

상기 케이블 삽통부는, 상기 제1 손목 축선 상으로 연장됨과 함께 상기 이펙터용 케이블이 삽통되는 가이드 구멍을 가지며, 상기 가이드 구멍이, 상기 제2 손목 모터 및 상기 제3 손목 모터에 의해 협지되어 있는 부분으로부터 상기 엔드 이펙터 측을 향하여 확개(擴開)되어 있어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 제2 가동부 및 제3 가동부가 동작하였을 때에, 이펙터용 케이블이 휘도는 것을 억제하면서, 이펙터용 케이블을 제2 가동부 및 제3 가동부의 동작에 양호하게 추종시키며 변형시킬 수 있다.

상기 케이블 삽통부가, 상기 이펙터용 케이블을 삽통시키는 가이드 구멍을 가진 케이블 가이드를 구비하며, 상기 2개의 모터가, 상기 케이블 가이드를 상기 제1 손목 축선에 직교하는 방향으로 협지하도록 배치되며, 상기 케이블 가이드가, 상기 제1 가동부에 상기 제1 손목 축선 상으로 위치하도록 설치되고, 상기 가이드 구멍의 단면 형상이, 상기 제1 손목 축선의 축선 방향의 중앙부에서 잘룩해져 있고, 양단부에서 확개되어 있어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 이펙터용 케이블이, 제1 가동부의 회전 중심이 되는 제1 손목 축선 상에 위치하는 케이블 가이드의 가이드 구멍에 삽통된다. 이 때문에, 손목부의 동작에 따라 이펙터용 케이블이 크게 휘돌거나, 로봇 외부의 주변 구조와 간섭하거나 하는 것을 바람직하게 억제할 수 있다. 케이블 가이드의 가이드 구멍은, 축선 방향의 중앙부에서 잘룩해지고 양단부에서 확개되어 있다. 이 때문에, 이펙터용 케이블이 케이블 가이드의 단부에 걸려 손상되거나 케이블 가이드의 단부에서 마모되어 손상되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 2개의 모터가 제1 가동부를 사이에 두도록 하여 배치되어 있기 때문에 케이블 가이드를 간단하게 제1 가동부에 유지할 수 있어 케이블 가이드를 제1 가동부에 설치하기 위한 구조의 단순화를 도모할 수 있다.

상기 제2 손목 축선이 상기 제1 손목 축선에 수직하며, 상기 가이드 구멍의 상기 중앙부가, 상기 제1 손목 축선 및 상기 제2 손목 축선에 직교하는 방향으로 폭이 좁도록 잘룩해져 있으며, 상기 제2 손목 축선의 연장 방향으로 긴 치수를 가지는 것이어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 케이블의 거동에 있어서, 기준 자세에서 제1 가동부 혹은 제3 가동부가 회전하고 있고 이펙터용 케이블이 제1 손목 축선 주위로 뒤틀리고 있는 상태에서 제2 가동부가 회전하려고 하면, 이펙터용 케이블은, 제1 손목 축선에 직교하는 방향으로 흔들리려고 한다. 상기 구성에 따르면, 이와 같은 경우에도, 케이블 가이드가 당해 직교하는 방향으로 긴 치수이기 때문에, 중앙부를 잘룩해지게 하여 케이블 가이드의 소형화 및 단부의 손상 억제를 도모하면서, 이펙터용 케이블의 흔들림을 허용하는 것도 가능해진다.

상기 제1 가동부가, 상기 케이블 가이드를 장착하기 위한 가이드 장착 벽을 가지며, 상기 케이블 가이드는, 상기 제1 손목 축선의 축선 방향 원위측 단부에서 상기 가이드 장착 벽에 장착되고 상기 제1 손목 축선의 축선 방향 근위측 단부에서 상기 2개의 모터 사이에 끼여 있어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 케이블 가이드는, 축선 방향 원위측 단부에서 제1 가동부에 설치되는 한편, 근위측 단부에서는 제1 가동부에 직접적으로 고정되지 않는다. 이 때문에, 케이블 가이드를 제1 가동부에 설치하는 작업을 간단하게 할 수 있다. 케이블 가이드는, 일견 외팔보 모양으로 되지만, 축선 방향 원위 단부에서 2개의 모터에 의해 사이에 끼여 있다. 이 때문에, 이펙터용 케이블이 가이드 구멍의 내면에 눌려도 그 응력을 모터로 받을 수 있어 케이블 가이드의 축선 방향 원위측 단부나 가이드 장착 벽에 작용하는 응력이 완화된다.

상기 케이블 가이드는, 분할 가능하게 제1 가이드 반체 및 제2 가이드 반체를 결합하여 이루어지며, 상기 가이드 장착 벽에 형성된 장착 구멍에 삽입된 상태로 상기 가이드 장착 벽에 장착되고, 상기 제1 가이드 반체를 상기 제2 가이드 반체에 결합하기 위한 결합부가, 상기 케이블 가이드를 상기 가이드 장착 벽에 장착한 상태에서, 또는 상기 케이블 가이드를 상기 장착 구멍으로부터 인출한 상태에서, 상기 제1 가동부의 외부에서 접근(access) 가능하여도 좋다.

상기 구성에 따르면, 케이블 가이드가 세로로 반 가르기 구조를 가지며, 결합부가 제1 가동부의 외부에서 접근 가능하다. 이 때문에, 손목부가 암부에 연결되고 이펙터용 케이블이 손목부에 설치되어 있는 상태 그대로 인 채 케이블 가이드만을 제1 가동부에서 떼어내거나 집어넣거나 할 수 있다.

상기 2개의 모터 각각에 전력 및 신호를 공급하기 위한 모터용 케이블을 더 구비하며, 상기 제1 가동부는, 상기 암부에 대하여 회전 가능하게 연결된 대략 원통 모양의 통부를 갖고, 상기 모터용 케이블은, 상기 암부에 대하여 고정된 고정 클램프(clamp)와, 상기 제1 가동부에 대하여 고정된 가동 클램프에 의해 구속되고, 또한 상기 고정 클램프 및 상기 가동 클램프 사이에 처짐부를 가지고 있으며, 상기 처짐부가 상기 통부의 외주면을 따라 배치되어 있어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 제1 가동부가 회전하여 가동 클램프가 각변위하였을 때에, 모터용 케이블의 처짐부가 통부의 외주면을 따라 이동한다. 이에 따라, 모터용 케이블이 스치는 것을 최대한 억제할 수 있다.

상기 암부는, 상기 통부를 외위하는 대략 원통 모양의 외통부를 가지며, 상기 통부의 외주면과 상기 외통부의 내주면 사이에 케이블 수용 공간이 형성되고, 상기 외통부는, 상기 모터용 케이블을 상기 외통부의 외부로부터 상기 케이블 수용 공간 안으로 도입하는 케이블 도입부를 가지며, 상기 모터용 케이블이, 상기 케이블 도입부로부터 상기 케이블 수용 공간을 통하여 상기 2개의 모터까지 각각 연장되고, 상기 처짐부가, 상기 케이블 수용 공간 내에 배치되어 있어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 간단한 구조에 의해 모터용 케이블을 U자 처리할 수 있고 또한 모터용 케이블을 외통부로 양호하게 보호할 수 있다.

본 발명에 따르면, 원활한 작업에 방해가 되지 않도록 하여 이펙터용 케이블을 잘 처리하면서도 손목부의 구성을 전체적으로 소형화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2a는 외통부를 제거한 선단 암 및 손목부를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 외통부를 장착한 선단 암 및 손목부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 선단 암 및 손목부의 단면도이다.
도 4는 선단 암 및 손목부의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시한 케이블 가이드의 측면도이다.
도 6은 도 2에 도시한 케이블 가이드의 평면도이다.
도 7은 도 6의 a-a선에서 바라본 도면, b-b선 단면도, c-c선 단면도를 합친 도면이다.
도 8은 도 1에 도시한 손목부의 평면시 단면도이다.
도 9는 도 1에 도시한 손목부의 측면시 단면도이다.
도 10a는 케이블 가이드가 장착되어 있는 상태에서의 손목부의 부분 평면도이다.
도 10b는 케이블 가이드가 인출된 상태에서의 손목부의 부분 평면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 한편, 동일하거나 상응하는 요소에 대해서는, 모든 도면에 걸쳐 동일한 부호를 부여하고 중복하는 상세한 설명을 생략한다.

[로봇의 전체 구성]

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 다관절형 로봇(이하, 간단하게 '로봇'이라고 칭한다)의 전체 구성을 나타내는 사시도이다. 도 1에 도시된 로봇(1)은, 예를 들면, 수직다관절형 6축 로봇이다. 로봇(1)은, 작업 현장에 설치된 기대(10)와, 기대(10)에 연결된 암부(2)와, 암부(2)의 선단부에 연결된 손목부(3)와, 암부(2) 및 손목부(3)를 구동하는 복수의 모터(21~26)와, 각 모터에 동력 및 신호를 공급하는 모터용 케이블(4)을 구비하고 있다.

손목부(3)의 선단부에는, 작업용 엔드 이펙터(end effector)(8)가 탈착 가능하게 장착된다. 엔드 이펙터(8)에는, 예를 들어, 스폿 용접 작업을 행하기 위한 스폿 용접 건, 아크 용접 작업을 행하기 위한 아크 용접 토치, 도장 작업을 행하기 위한 도장 건, 피킹(picking) 작업을 행하기 위한 파지 도구 또는 흡착 도구 등, 다양한 툴 또는 이펙터를 적용할 수 있다. 로봇(1)에는, 장착된 엔드 이펙터(8)에 전력, 동력, 신호 및 재료(예를 들면 도료나 접착제 등) 중 적어도 하나를 공급하기 위한 이펙터용 케이블(9)이 장착된다. 스폿 용접 건 또는 아크 용접 토치가 엔드 이펙터(8)에 적용되는 경우, 이펙터용 케이블(9)에는, 건 또는 토치에 전력을 공급하기 위한 전기 케이블 등 복수개의 케이블이 포함된다. 이펙터용 케이블(9)은, 이러한 복수개의 케이블을 묶은 것이다.

암부(2)는, 기단 암(11), 중간 암 (12) 및 선단 암(13)을 가지고 있다. 기단 암(11)은, 기대(10)의 상면 측에 연결되어 기대(10)에 대하여 제1 팔 축선(A1) 주위를 회전한다. 제1 팔 축선(A1)은, 기대(10)가 수평면 상에 적정하게 설치되었을 때에 연직 방향으로 연장된다. 중간 암(12)은, 길게 형성되며, 그 기단부에서 기단 암(11)에 연결되어 기단 암(11)에 대하여 제2 팔 축선(A2) 주위를 회전한다. 제2 팔 축선(A2)은, 제1 팔 축선(A1)에 대하여 수직인 방향으로 연장된다. 선단 암(13)은, 중간 암(12)의 선단부에 연결되어 중간 암(12)에 대하여 제3 팔 축선(A3) 주위를 회전한다. 제3 팔 축선(A3)은, 제2 팔 축선(A2)과 평행하게 연장되어 있다. 선단 암(13)은 암부(2)의 선단부를 이루고, 손목부(3)는 선단 암(13)에 연결되어 있다.

손목부(3)는, 제1 가동부(14), 제2 가동부(15) 및 제3 가동부(16)를 가지고 있다. 제1 가동부(14)는, 길게 형성되며, 그 기단부에서 선단 암(13)에 연결되어 선단 암(13)에 대하여 제1 손목 축선(S) 주위를 회전한다. 제2 가동부(15)는, 제1 가동부(14)의 선단부에 연결되어 제1 가동부(14)에 대하여 제2 손목 축선(B) 주위를 회전한다. 제3 가동부(16)는, 제2 가동부(15)에 연결되어 제2 가동부(15)에 대하여 제3 손목 축선(T) 주위를 회전한다. 제3 가동부(16)는 손목부(3)의 선단부를 이루고, 엔드 이펙터(8)는 제3 가동부(16)에 장착된다.

제1 손목 축선(S)은, 제3 팔 축선(A3)에 대하여 수직인 방향이며 제1 가동부(14)의 길이 방향으로 연장되어 있다. 제1 손목 축선(S)의 방향은, 기단 암(11)의 제1 팔 축선(A1) 주위의 회전 위치, 중간 암(12)의 제2 팔 축선(A2) 주위의 회전 위치 및 선단 암(13)의 제3 팔 축선(A3) 주위의 회전 위치에 따라 변화한다. 제1 손목 축선(S)의 방향이 변화하면, 손목부(3) 및 엔드 이펙터(8)의 자세가 변화한다.

제2 손목 축선(B)은, 제1 손목 축선(S)과 다른 방향으로 연장되어 있다. 본 실시예에서는, 제2 손목 축선(B)은, 제1 손목 축선(S)에 대하여 수직인 방향(다시 말하면, 직교하는 방향)으로 연장되어 있다. 제2 손목 축선(B)의 방향은, 기단 암(11), 중간 암 (12) 및 선단 암(13)의 회전 위치, 제1 가동부(14)의 제1 손목 축선(S) 주위의 회전 위치에 따라 변화한다. 제2 손목 축선(B)의 방향이 변화하면, 제2 가동부(15), 제3 가동부(16) 및 엔드 이펙터(8)의 자세가 변화한다.

제3 손목 축선(T)은, 제2 손목 축선(B)과 다른 방향으로 연장되어 있다. 본 실시예에서는, 제3 손목 축선(T)은, 제2 손목 축선(B)에 대하여 수직인 방향(다시 말하면, 직교하는 방향)으로 연장되어 있다. 제3 손목 축선(T)의 방향은, 기단 암(11), 중간 암(12), 선단 암(13) 및 제1 가동부(14)의 회전 위치, 제2 가동부(15)의 제2 손목 축선(B) 주위의 회전 위치에 따라 변화한다. 제3 손목 축선(T)의 방향이 변화하면, 제3 가동부(16) 및 엔드 이펙터(8)의 자세가 변화한다.

이하, 도 1에 도시된 로봇(1)의 자세를'기준 자세'라고 칭한다. 암부(2) 및 손목부(3)를 구성하고 있는 부분(11~16)이 소정의 기준 회전 위치에 위치하고 있으면, 로봇(1)의 자세가 기준 자세가 된다. 도 1에 도시된 바와 같이 기준 자세에서는, 3개의 손목 축선(S,B,T)이 수평으로 향하게 되어, 제3 손목 축선(T)이 제1 손목 축선(S)과 동축형으로 위치하고, 제2 손목 축선(B)이 제1 손목 축선(S) 및 제3 손목 축선(T)에 수직으로 교차한다. 부분(11~16)은, 기준 회전 위치에서 정방향으로도 역방향으로도 회전 가능하다. 기준 회전 위치로부터의 회전에 따라 로봇(1)의 자세는 기준 자세에서 변화한다.

복수의 모터에는, 기단 암(11)을 제1 팔 축선(A1) 주위로 회전시키는 제1 암 모터(21)와, 중간 암(12)을 제2 팔 축선(A2) 주위로 회전시키는 제2 암 모터(22)와, 선단 암(13)을 제3 팔 축선(A3) 주위로 회전시키는 제3 암 모터(23)가 포함된다. 또한, 복수의 모터에는, 제1 가동부(14)를 제1 손목 축선(S) 주위로 회전시키는 제1 손목 모터(24)와, 제2 가동부(15)를 제2 손목 축선(B) 주위로 회전시키는 제2 손목 모터(25)와, 제3 가동부(16)를 제3 손목 축선(T) 주위로 회전시키는 제3 손목 모터(26)가 포함된다. 이러한 6개의 모터(21~26)는, 예를 들어 브러시리스 서보 모터(brushless servo motor)이다.

제2,3 손목 모터(25,26)는, 제1 가동부(14)에 장착된다. 그 밖의 모터(21~24)의 배치는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시예에서는, 예를 들면, 제3 암 모터(23) 및 제1 손목 모터(24)는, 선단 암(13)에 장착된다.

제1,2,3 암 모터(21~23)가 작동하면, 엔드 이펙터(8)는, 손목부(3)와 함께 제1,2,3 팔 축선(A1~A3) 주위를 회전한다. 제1 손목 모터(24)가 작동하면, 엔드 이펙터(8)는, 손목부(3)와 함께 선단 암(13)에 대하여 선회하도록 하여 제1 손목 축선(S) 주위를 회전한다. 제2 손목 모터(25)가 작동하면, 엔드 이펙터(8)는, 제2,3 가동부(15,16)와 함께 제1 가동부(14)에 대하여 굴곡하도록 하여 제2 손목 축선(B) 주위를 회전한다. 제3 손목 모터(26)가 작동하면, 엔드 이펙터(8)는, 제3 가동부(16)와 함께 제2 가동부(15)에 대하여 비틀리도록 하여 제3 손목 축선(T) 주위를 회전한다. 이에 따라, 암부(2) 및 손목부(3)가 자세를 바꾸면서 엔드 이펙터(8)가 원하는 경로를 따라 이동한다.

[선단 암 및 손목부의 외부 구조]

도 2a는 외통부(36)가 제거된 선단 암(13) 및 손목부(3)의 외관을 나타낸 사시도, 도 2b는 외통부(36)가 장착된 선단 암(13) 및 손목부(3)의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 로봇(1)의 자세도, 도 1과 마찬가지로, 기준 자세이다. 또한, 도 2a 및 도 2b에서는, 엔드 이펙터(8) 및 이펙터용 케이블(9)의 도시를 생략한다. 이하, 암부(2)에 가까운 쪽을 '기단측'또는 '근위측(手元側)', 엔드 이펙터(8)에 가까운 쪽을 '선단측' 또는 '원위측(手先側)'이라고 칭하는 경우가 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 선단 암(13)은, 모터 수용부(31), 손목 받침부(32) 및 모터 스테이부(33)를 가지고 있다. 선단 암(13)에는, 제3 암 모터(23) 및 제1 손목 모터(24)가 장착된다.

모터 수용부(31)는, 양단이 개방된 대략 원통 모양으로 형성되어 있다. 제3 암 모터(23)는, 모터 수용부(31)의 개구를 통하여 모터 수용부(31) 내에 수용된다. 모터 수용부(31)의 중심 축선은, 제3 팔 축선(A3)과 일치한다. 손목 받침부(32)는, 선단측이 개방되고 기단측이 폐쇄된 대략 원통 모양으로 형성되어 있다. 손목부(3)는, 손목 받침부(32)의 선단측에 형성된 원 형상의 개구를 통하여 손목 받침부(32)에 수용된다. 손목 받침부(32)는 모터 수용부(31)의 외주 측에 배치되고, 손목 받침부(32)의 중심 축선은 모터 수용부(31)의 중심 축선에 수직인 방향으로 연장되고 또한 제1 손목 축선(S)과 일치한다. 즉, 제1 손목 축선(S)은, 제3 팔 축선(A3)과 틀어진 위치 관계에 있다. 모터 스테이부(33)는, 손목 받침부(32)의 기단부에 설치되어 있다. 제1 손목 모터(24)는, 모터 스테이부(33)로부터 기단측으로 돌출하도록 하여 모터 스테이부(33)에 설치되어 있다. 제1 손목 모터(24)의 출력축은, 손목 받침부(32)의 중심 축선과 평행하다. 모터 스테이부(33)는, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향에 있어서, 모터 수용부(31)의 중심 축선보다 선단측에 배치된다. 이 때문에, 제1 손목 모터(24)는, 제3 암 모터(23)의 반경 방향에서 보아서 제3 암 모터(23)와 부분적으로 겹치도록 하여 배치된다.

이와 같이, 제3 팔 축선(A3)과 제1 손목 축선(S)이 틀어진 위치 관계에 있기 때문에, 선단 암(13)의 구조가 제1 손목 축선(S)의 연장 방향으로 소형화된다. 제1 손목 모터(24)의 출력축이 제1 손목 축선(S)으로부터 오프셋(offset)되어 있기 때문에, 제1 손목 모터(24)가 제1 손목 축선(S) 상에 배치되는 다른 부품(특히, 이펙터용 케이블(9))과 간섭하는 것을 피할 수 있다. 제1 손 목 모터(24)의 출력축은, 제1 손목 축선(S)과 평행하기 때문에, 제1 손목 모터(24)의 회전을 감속하여 손목부(3)에 전달하기 위한 동력 전달 기구(81)(도 3 참조)에, 예를 들면 평 기어 열 등의 평행축식 감속 기구를 적용할 수 있게 되어 선단 암(13)의 구조가 전체적으로 소형화 및 단순화된다.

제1 가동부(14)는, 통부(41), 대경 통부(42), 한 쌍의 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44), 브릿지부(45)를 가지고 있다. 통부(41)는, 중공의 원통 모양으로 형성되고, 그 기단부에서 손목 받침부(32)에 수용된다. 대경 통부(42)는, 통부(41)보다 큰 직경을 가진 중공 원통 모양으로 형성되어 있다. 대경 통부(42)는, 기단부에서 통부(41)의 선단부와 결합되어 있다. 통부(41)는, 선단 암(13)에 대하여 회전 가능하게 연결되고, 통부(41)의 중심 축선은, 손목 받침부(32)의 중심 축선과 일치한다. 대경 통부(42)의 중심 축선은, 통부(41)의 중심 축선과 일치한다. 즉, 통부(41) 및 대경 통부(42)의 중심 축선은, 제1 손목 축선(S)과 일치한다. 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)는, 대경 통부(42)의 선단부로부터 제1 손목 축선(S)과 대략 평행하게 연장되어 있으며, 제1 손목 축선(S)과 수직인 방향으로 마주보고 있다. 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)의 선단부끼리의 사이에는, 제2 가동부(15)가 끼워 넣어진다. 제2 가동부(15)의 회전 중심이 되는 제2 손목 축선(B)은, 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)가 마주보는 방향으로 연장되어 있다

제2 가동부(15)는, 한 쌍의 제1 플랜지(51) 및 제2 플랜지부(52)와, 디스크부(53)를 가지고 있다. 디스크부(53)는 링(ring) 모양으로 형성되어 있다. 제1 플랜지(51) 및 제2 플랜지부(52)는, 디스크부(53)의 외주부로부터 기단측을 향하여 대략 평행하게 연장되어 있다. 제1 플랜지부(51)는, 제1 들보부(43)의 내면에 접촉하고, 제2 플랜지부(52)는, 제2 들보부(44)의 내면에 접촉하고 있다. 제1 플랜지부(51) 및 제2 플랜지부(52)는, 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)와 마찬가지로, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 마주보고 있다. 디스크부(53)의 중심 축선은, 제3 손목 축선(T)과 일치한다. 제1 플랜지부(51), 제2 플랜지부(52) 및 디스크부(53)는, 제2 손목 축선(B) 및 제3 손목 축선(T)과 수직인 방향(기준 자세에서는 연직 방향)에서 보아서 대략 U자 모양을 나타내고 있다.

제3 가동부(16)는, 기부(61) 및 어태치먼트(attachment)부(62)를 가지고 있다. 기부(61)는, 디스크부(53)의 외경과 거의 동일한 직경을 가진 원통 모양으로 형성되며, 디스크부(53)의 선단부에 연결되어 있다. 어태치먼트부(62)는, 원반 모양으로 형성되며, 기부(61)에 결합되어 있다. 엔드 이펙터(8)는, 어태치먼트부(62)의 원 형상의 선단면에 장착되어 고정된다. 기부(61)의 중심축선 및 어태치먼트부(62)의 중심 축선은, 디스크부(53)의 중심축선, 즉 제3 손목 축선(T)과 일치한다. 어태치먼트부(62)에는, 제3 손목 축선(T) 상에 관통 구멍(63)이 형성되어 있다.

제1 가동부(14)의 브릿지부(45)는, 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)의 길이 방향에서의 중간부끼리의 사이를 연결하고 있다. 이 때문에, 제1 들보부(43) 제2 들보부(44) 및 브릿지부(45)는, 제1 손목 축선(S)과도 제2 손목 축선(B)과도 수직인 방향(기준 자세에서는 연직 방향)에서 보아서 대략 H자 모양을 나타내고 있다. 이와 같은 브릿지부(45)가 설치됨으로써 제1 가동부(14)의 강도가 높아져 제1 가동부(14)는, 제2 가동부(15), 제3 가동부(16) 및 엔드 이펙터(8)를 양호하게 지지할 수 있게 된다.

[케이블 삽통부, 제2,3 손목 모터]

브릿지부(45)가 설치됨으로써, 제1 가동부(14)는, 브릿지부(45)보다 기단측에, 대경 통부(42), 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)에 의해 둘러싸인 기단 스페이스(space)를 가진다. 또, 제1 가동부(14)는, 브릿지부(45)보다 선단측에, 제1 들보부(43), 제2 들보부(44) 및 제2 가동부(15)에 의해 둘러싸인 선단 스페이스(49)를 가진다.

그리고 선단 암(13) 및 손목부(3)에는, 이펙터용 케이블(9)(도 1, 도 3 및 도 4 참조)이 삽통되는 케이블 삽통부(70)가 설치되어 있다. 케이블 삽통부(70)는, 선단 암(13) 및 제1 가동부(14)에는 제1 손목 축선(S)에 위치하도록 하여 설치되고, 제3 가동부(16)에는 제3 손목 축선(T)에 위치하도록 하여 설치되어 있다. 제1 가동부(14)에 있어서, 케이블 삽통부(70)는, 통부(41)의 내부, 대경 통부(42)의 내부, 기단 스페이스, 브릿지부(45) 및 선단 스페이스(49)에 걸쳐, 제1 가동부(14)의 길이 방향을 따라 설치되어 있다. 케이블 삽통부(70)는, 선단 스페이스(49)로부터 제1 플랜지(51) 및 제2 플랜지부(52) 사이의 공극, 디스크부(53)의 내측 및 관통 구멍(63)으로 연속한다.

기단 스페이스는, 제1 손목 축선(S) 상에 위치하는 케이블 삽통부(70)에 의해, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향(기준 자세에서는 연직 방향)으로 나누어진다. 여기서, 양분된 기단 스페이스 중, 기준 자세에서 연직 방향 상측에 위치하는 것을 제1 기단 스페이스(47)라고 하고, 기준 자세에서 연직 방향 하측에 위치하는 것을 제2 기단 스페이스(48)라고 한다. 제3 손목 모터(26)는, 제1 기단 스페이스(47)에 배치되고, 제2 손목 모터(25)는, 제2 기단 스페이스(48)에 배치된다. 이와 같이, 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)는, 제1 손목 축선(S)과 수직인 방향으로 서로 겹쳐지도록, 또한 해당 방향에서 케이블 삽통부(70)를 사이에 두도록 하여 제1 손목부(14)에 장착된다.

이펙터용 케이블(9)이, 제1 가동부(14)의 회전 중심이 되는 제1 손목 축선(S) 상에 위치하는 케이블 삽통부(70)에 삽통되므로 이펙터용 케이블(9)이 손목부(3)의 동작에 따라 크게 휘돌거나, 작업 스페이스 주변의 구조체나 워크(work)와 간섭하거나 하는 것을 양호하게 억제할 수 있다. 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)는, 케이블 삽통부(70)를 사이에 두도록 하여 제1 가동부(14)에 장착되어 있기 때문에, 제1 가동부(14)가 회전할 때에 제1 가동부(14)의 중량 밸런스를 유지할 수 있다. 케이블 삽통부(70)의 더욱 상세한 구성에 대해서는, 선단 암(13) 및 손목부(3)의 내부 구조에 대한 설명과 함께 후술한다.

제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)는, 각각의 출력축이 제1 손목 축선(S)과 수직인 방향이면서 제2 손목 축선(B)과 평행한 방향(기준 자세에서는 수평 방향)으로 연장하도록 하여 배치되어 있다. 환언하면, 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)는, 각각의 출력축이 제1 가동부(14)의 길이 방향에 수직인 방향으로 연장하도록 하여 배치되어 있다. 따라서 제1 가동부(14)에 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)를 장착하면서도 제1 가동부(14)의 길이 방향 치수를 단축할 수 있다.

제1 들보부(43)의 기단부 및 제2 들보부(44)의 기단부는, 제1 손목 축선(S)에도 제2 손목 축선(B)에도 수직인 방향(기준 자세에서는 연직 방향)에 있어서 어긋나게 배치되어 있다. 제1 들보부(43)의 기단부는, 제1 손목 축선(S)보다 제1 기단 스페이스(47) 측(기준 자세에서는 상측)에 배치되어 있으며, 제2 들보부(44)의 기단부는, 제1 손목 축선(S)보다 제2 기단 스페이스(48) 측(기준 자세에서는 하측)에 배치되어 있다. 예를 들면, 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)를 제1 손목 축선(S) 주위로 180도 회전 대칭으로 배치하였을 경우, 이와 같은 구조가 실현된다.

그러면, 제1 기단 스페이스(47)는, 제2 손목 축선(B)과 평행한 방향 중 일측에서는 제1 들보부(43)로 덮히는 한편, 타측에서는 제2 들보부(44)로 덮히지 않고 개방된다. 이 때문에, 출력축이 제2 손목 축선(B)과 평행한 방향으로 연장하도록 하여 제3 손목 모터(26)를 제1 기단 스페이스(47)에 배치하는 경우, 제3 손목 모터(26)의 하우징을, 제2 들보부(44)의 내면보다 타측으로 비어져 나오도록 해서 배치할 수 있다. 반대로 말하면, 제1 들보부(43)와 제2 들보부(44)의 간격을, 손목 모터(25,26)의 출력축의 축선 방향 치수보다 단축할 수 있다. 제2 기단 스페이스(48), 제1 들보부(43), 제2 들보부(44) 및 제2 손목 모터(25) 사이의 관계도, 이와 마찬가지이다. 따라서 제1 가동부(14)의 길이 방향 치수가 짧아지도록 하여 제1 가동부(14)에 제2,3 손목 모터(25,26)를 설치하면서 제1 가동부(14)의 제2 손목 축선(B) 방향의 치수를 줄일 수 있다. 또, 모터(25,26)가 배치되는 스페이스(47,48)가, 모터(25,26)의 출력축의 축선 방향 중 어느 한 쪽에서 개방되기 때문에 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)의 제1 손목부(14)에 대한 설치 및 제거를 간편하게 할 수 있어 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)를 간편하게 조립 및 정비할 수 있게 된다.

제2 손목 모터(25)의 출력축은, 제2 손목 축선(B)과 평행하게 배치된다. 이 때문에, 제2 손목 모터(25)의 회전을, 회전 축선의 방향을 바꾸지 않고 제2 가동부(15)에 전달할 수 있다. 이 때문에, 제2 손목 모터(25)로부터 제2 가동부(15)에 동력을 전달하기 위한 동력 전달 기구(82)(도 3 참조)를 단순화 가능하게 된다. 제3 손목 모터(26)의 출력축은, 제3 손목 축선(S)과 수직인 방향으로 배치되어 있다. 이 때문에, 제3 손목 모터(26)로부터 제3 가동부(16)에 동력을 전달하기 위한 동력 전달 기구(83)(도 3 참조)는, 회전 축선의 방향을 90도 바꾸는 기구를 구비하고 있으면 좋다. 그리고 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)가 제1 가동부(14)에 장착되어 있기 때문에, 예를 들면 선단 암(13)과 같이 암부(2)를 구성하는 부분(10 ~13)에 장착되었을 경우에 비하여 동력 전달 기구(82,83)(도 3 참조)를 소형화할 수 있다.

제1 기단 스페이스(47)는 제1 들보부(43)로 덮이고, 제2 기단 스페이스(48)는 제2 들보부(44)로 덮이지만, 제1 들보부(43)는, 제1 사이드 커버(71)로 덮이고, 제2 들보부(44)는, 제2 사이드 커버(72)로 덮여 있다. 제3 손목 모터(26)는, 제1 들보부(43)의 내면에 설치되고, 제3 손목 모터(26)의 출력축은, 제1 들보부(43)와 제1 사이드 커버(71)에 의해 둘러싸인 제1 사이드 스페이스(73)(도 3 참조) 내에 배치된다. 이 제1 사이드 스페이스(73) 내에는, 제3 손목 모터(26)의 회전을 제3 손목 축선(T)에 전달하기 위한 동력 전달 기구(83)(도 3 참조)가 수용된다. 제2 손목 모터(25)는, 제2 들보부(44)의 내면에 설치되고, 제2 손목 모터(25)의 출력축은, 제2 들보부(44)와 제2 사이드 커버(72)에 의해 둘러싸인 제2 사이드 스페이스(74)(도 3 참조) 내에 배치된다. 이 제2 사이드 스페이스(74)(도 3 참조) 내에는, 제2 손목 모터(25)의 회전을 제2 손목 축선(B)에 전달하기 위한 동력 전달 기구(82)(도 3 참조)가 수용된다.

이와 같이, 한 쌍의 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)는, 단지 제1 가동부(14)의 프레임 멤버(frame member)로서의 기능뿐만 아니라 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)를 각각 설치하기 위한 스테이, 동력 전달 기구(82,83)를 개별적으로 수용하기 위한 하우징 멤버(housing member)로서의 기능도 가진다. 이에 의해, 2개의 동력 전달 기구(82,83)는, 제1 손목 축선(S)과 수직한 방향으로 이격되도록 하고, 또 제1 손목 축선(S)을 해당 수직한 방향에서 사이에 두도록 하여 배치된다. 이 때문에, 제1 가동부(14)가 회전할 때에 제1 가동부(14)의 중량 밸런스를 유지할 수 있다. 아울러, 제1 사이드 커버(71)를 떼어내면 제3 손목 모터(26)에 대응한 동력 전달기구(83)를 정비할 수 있고, 제2 사이드 커버(72)를 떼어내면 제2 손목 모터(25)에 대응한 동력 전달 기구(82)를 정비할 수 있게 된다. 이와 같이, 한 쪽의 동력 전달 기구를 정비할 때 다른 쪽의 동력 전달 기구가 방해가 되지 않으므로 로봇(1)의 정비를 간편하게 할 수 있다.

[모터용 케이블]

제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)는, 통부(41)보다 선단측에 배치되며, 제1 손목부(14)의 길이 방향의 대략 중앙부에 배치되어 있다. 한편, 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)에 전력 등을 공급하기 위한 모터용 케이블(4)은, 기대(10)(도 1 참조)로부터 연장된다. 이 때문에, 모터용 케이블(4)은, 선단 암(13) 및 제1 손목부(14)의 기단부(즉, 통부(41) 및 대경통부(42))를 순차적으로 통하여 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)에 연결되게 된다. 제1 손목부(14)는, 선단 암(13)에 대하여 상대적으로 회전할 수 있으므로 모터용 케이블(4)은, 제1 손목부(14)가 상대 회전하여도 단선되지 않도록, 제1 손목부(14)의 기단부 주변에서 이른바 U자 처리를 이용하여 잘 처리되어 있다.

선단 암(13)은, 손목 받침부(32)의 외주면에, 모터용 케이블(4)을 선단 암(13)의 내부에서 외부로 꺼내기 위한 케이블 인출부(35)를 가지고 있다. 케이블 인출부(35)는, 모터용 케이블(4)을 외부로 인출하기 위한 개구를 가지고 있으며, 이 개구는, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향의 선단측을 향하게 되어 있다. 이 때문에, 모터용 케이블(4)은, 케이블 인출부(35)로부터 제1 손목 축선(S)의 연장 방향의 선단측을 향하여 인출된다.

그리고 모터용 케이블(4)은, 고정 클램프(76) 및 가동 클램프(77)에 의해 구속되고, 또한 고정 클램프(76) 및 가동 클램프(77) 사이에서 통부(41)의 외주면을 따라 연장된다. 고정 클램프(76)는, 선단 암(13)에 대하여 고정되며, 통부(41)의 외주면에 근접 대향하여 배치된다. 가동 클램프(77)는, 통부(41)에 대하여 고정되며, 통부(41)의 외주면 상에 배치된다. 고정 클램프(76)와 가동 클램프(77)는, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향에서 떨어져서 배치되어 있다.

모터용 케이블(4)은, 고정 클램프(76)와 가동 클램프(77) 사이에 처짐부(4a)를 가지고 있다. 처짐부(4a)는 고정 클램프(76)와 가동 클램프(77) 사이를 최단으로 연결하였을 경우의 거리보다 긴 치수를 가지며, 그 때문에 통부(41)의 외주면 상에서 대략 U자를 그리도록 하여 연장될 수 있다. 처짐부(4a)는, 통부(41)의 외주면을 따라 연장되어 있다. 또한, 모터용 케이블(4)은, 가동 클램프(77)보다 선단측에서는, 대경 통부(42)의 내부 또는 외부에서 제1 손목 축선(S)을 따라 연장되고, 최종적으로 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26) 각각에 연결된다.

제1 가동부(14)가 선단 암(13)에 대하여 상대적으로 회전하면, 고정 클램프(76)의 위치는 변하지 않지만, 가동 클램프(77)의 위치는 제1 손목 축선(S) 주위로 회전 변위한다. 이에 따라, 고정 클램프(76)와 가동 클램프(77) 사이의 거리가 변화한다. 한편, 모터용 케이블(4)은, 고정 클램프(76)와 가동 클램프(77) 사이에 처짐부(4a)를 가지고 있으며, 고정 클램프(76)와 가동 클램프(77) 사이의 거리가 길어지면, 처짐부(4a)에서의 처짐이 해소되어 간다. 이 처짐의 해소에 따라, 모터용 케이블(4)에 과도한 장력이 작용하는 것을 피할 수 있어 모터용 케이블(4)의 단선을 양호하게 억제할 수 있다. 고정 클램프(76)와 가동 클램프(77) 사이의 거리가 짧아져 가는 경우는, 처짐부(4a)의 처짐이 증가해 간다. 또한, 처짐부(4a)를 설치함으로써, 모터용 케이블(4)은, 고정 클램프(76)보다 기단측에서, 제1 가동부(14)의 회전에 관계없이 선단 암(13)에 대한 자세가 거의 변하지 않고, 가동 클램프(77)보다 선단측에서, 제1 가동부(14)의 회전에 관계없이 제1 가동부(14)에 대한 자세가 변하지 않는다. 이 때문에, 모터용 케이블(4)이 선단 암(13) 또는 제1 가동부(14)에 얽히는 경우도 없다.

만일, 처짐부(4a)가 고정측인 선단 암(13) 또는 그 선단 암(13)에 대하여 고정된 부재의 외주면을 따라 배치되어 있으면, 제1 가동부(14)가 회전하였을 때에 처짐부(4a)가 해당 외주면 상을 슬라이딩하게 되므로 모터용 케이블(4)이 스침으로 인하여 손상될 우려가 있다. 이에 반하여, 본 실시예에 따르면, 처짐부(4a)가 가동측인 제1 가동부(14)의 외주면을 따라 배치되어 있다. 이 때문에, 제1 가동부(14)가 회전하였을 때에, 처짐부(4a)는 제1 가동부(14)와 함께 회전하면서 그 처짐을 해소 또는 증폭한다. 따라서 전술한 바와 같은 처짐부(4a)의 슬라이딩 및 이에 따른 모터용 케이블(4)의 손상을 양호하게 억제할 수 있다.

한편, 고정 클램프(76)는 통부(41)의 외주면 기단부에 근접하고, 가동 클램프(77)는 통부(41)의 외주면 선단부 상에 배치되어 있으며, 이에 따라 2개의 클램프(76,77)의 제1 손목 축선(S) 방향에서의 거리가 최대한 커져 있다. 따라서 처짐부(4a)의 길이를 최대한 길게 할 수 있어 제1 가동부(14)의 회전 변위량이 크더라도 모터용 케이블(4)에 과도한 장력이 작용하는 것을 방지할 수 있다. 또, 기준 자세에서, 고정 클램프(76)와 가동 클램프(77)가, 제1 손목 축선(S) 방향으로 나란하게 배치되어 있다. 즉, 기준 자세에서, 고정 클램프(76)의 제1 손목 축선(S) 주위의 위상이, 가동 클램프(77)의 것과 거의 일치하고 있다. 그리고 이 기준 자세에 있어서 처짐부(4a)가 대략 U자를 그리도록 하며 통부(41)의 외주면 상에서 연장된다. 따라서 제1 가동부(14)가 기준 회전 위치에서 정방향 및 역방향 중 어느 하나의 방향으로 회전하여도 모터용 케이블(4)에 과도한 장력이 작용하는 것을 피할 수 있다.

통부(41)는, 손목 받침부(32) 및 대경 통부(42)에 비하여 소경이며, 손목 받침부(32), 통부(41) 및 대경 통부(42)가 전체적으로 덤벨(dumbbell) 모양의 계단식 원통 모양을 이루고 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 선단 암(13)에는, 이와 같은 통부(41)를 둘러싸는 대략 원통 모양의 외통부(36)가 장착된다. 외통부(36)는, 양단부가 개방되어 있으며, 그 기단부에서 손목 받침부(32)의 선단측 외주면에 의해 지지되고, 그 선단부에서 대경 통부(42)의 기단측 외주면에 의해 지지된다.

외통부(36)의 기단부에는, 반경 방향 외주측으로 돌출하도록 하여 케이블 도입부(37)가 설치되어 있다. 케이블 도입부(37)는, 외통부(36)가 손목 받침부(32) 및 대경 통부(42)에 지지되면, 선단 암(13)의 케이블 인출부(35)에 연결된다. 케이블 도입부(37)는, 외통부(36)의 내주면으로 개구되어 있다. 이 외통부(36)의 내주면과 통부(41)의 외주면 사이에는, 폐쇄된 케이블 수용 공간(78)(도 3 참조)이 대략 링 모양으로 형성된다. 고정 클램프(76)는, 이와 같이 케이블 수용 공간(78)을 이루는 외통부(36)의 내주면 상에 설치되며, 전술한 바와 같이 통부(41)의 외주면에 근접하여 배치된다. 가동 클램프(77)도, 이 케이블 수용 공간(78) 내에 수용된다.

그러면 모터용 케이블(4)은, 선단 암(13)의 케이블 인출부(35)로부터 케이블 도입부(37)를 통하여 케이블 수용 공간(78)의 내부로 도입되어 고정 클램프(76)에 의해 구속된다. 처짐부(4a)는, 케이블 수용 공간(78) 내에 배치되며, 외통부(36)에 의해 외위된다. 따라서 모터용 케이블(4)은, 외부로 노출되지 않고 암부(2) 측으로부터 제2,3 손목 모터(25,26)로 연장된다. 이와 같이, 외통부(36)를 설치함으로써, 가동측이 되는 통부(41)의 외주면 상에서 U자 처리하는 구조를 실현하면서 이펙터용 케이블(9)뿐만 아니라 모터용 케이블(4)도 로봇(1)의 외부 구조로부터 양호하게 보호할 수 있다.

전술한 바와 같이, 이펙터용 케이블(9)은, 제1 손목부(14)에서, 제1 손목 축선(S)을 따라 설치된다. 따라서 이펙터용 케이블(9)이 삽통되는 스페이스와, 모터용 케이블(4)의 처짐부(4a)가 배치되는 스페이스가, 통부(41)의 둘레 벽에 의하여 제1 손목 축선(S)의 직교 방향으로 구획되게 된다. 이펙터용 케이블(9)이 스폿 용접 건용이면, 이펙터용 케이블(9)은 일반적으로 모터용 케이블(4)보다 큰 직경이 된다. 이 때문에, 이펙터용 케이블(9)은, 모터용 케이블(4)에 비하여 뒤틀렸을 때에 단선될 우려가 낮다. 본 실시예에서는, 통부(41)의 둘레 벽으로 구획된 2개의 스페이스 중 이펙터용 케이블(9)이 중심 근처의 스페이스에서 잘 처리되고, 모터용 케이블(4)이 외주 근처의 스페이스에서 U자 처리를 이용하여 잘 처리된다. 이에 따라, 모터용 케이블(4)의 단선을 양호하게 억제할 수 있는 동시에, 이펙터용 케이블(9)의 처짐을 작게 할 수 있다. 처짐이 작아지면, 이펙터용 케이블(9)의 전체 길이가 짧아져 이펙터용 케이블(9)의 중량이 작아진다.

[선단 암 및 손목부의 내부 구조]

도 3 및 도 4는 기준 자세에서의 선단 암(13) 및 손목부(3)의 단면도이다. 도 3에서는 3개의 손목 축선(S,B,T)이 도시된 단면 상에서 연장되어 있다. 도 4에서는 제1 손목 축선(S) 및 제3 손목 축선(T)이 도시된 단면 상에서 연장되는 한편, 제2 손목 축선(B)이 해당 단면에 직교하고 있다. 한편, 도 3 및 도 4에서는, 엔드 이펙터(8)의 도시를 생략하고 있다.

(이펙터용 케이블의 도입)

도 3에 도시된 바와 같이, 선단 암(13)의 내부에는, 제1 손목 모터(24)의 회전을 손목부(3)에 전달하는 제1 동력 전달 기구(81)가 수용되어 있다. 또, 손목 받침부(32)의 중앙부에는, 원통 관(91)이 설치되어 있다. 원통 관(91)의 중심 축선은, 손목 받침부(32)의 중심축선 상에 위치하고 있다. 원통 관(91)은 제1 손목 모터(24)의 동작에 따라서는 회전하지 않는다.

손목부(3)의 기단측에는, 제1 손목 모터(24)의 회전을 입력하는 선회축(40)이 설치되어 있다. 선회축(40)은, 원통 관(91)에 외부 결합되어 원통 관(91)과 동심으로 배치되며, 원통 관(91)에 대하여 상대적으로 회전 가능하다. 제1 동력 전달 기구(81)는, 제1 손목 모터(24)의 출력축과 일체로 회전하는 구동 기어(81a)와, 구동 기어(81a)와 맞물리는 종동 기어(81b)를 가지며, 종동 기어(81b)는 선회축(40)과 동심으로 배치되고 또한 선회축(40)과 결합되어 있다. 구동 기어(81a) 및 종동 기어(81b)는 평 기어이며, 종동 기어(81b)는 구동 기어(81a)보다 큰 직경을 가진다. 제1 손목 모터(24)가 작동하면, 제1 손목 모터(24)의 출력축의 회전이, 제1 동력 전달 기구(81)에 의해 감속되어 선회축(40)에 전달된다. 이에 따라, 손목부(3)가, 선회축(40)의 중심축선 주위를 회전한다.

이 선회축(40)의 중심 축선이, 제1 손목 축선(S)이 된다. 손목 받침부(32)의 중심축선, 원통 관(91)의 중심축선, 통부(41)의 중심축선 및 대경 통부(42)의 중심 축선은, 이 선회축(40)의 중심 축선과 일치하도록 하여 배치되어 있다 .

이펙터용 케이블(9)은, 선단 암(13)의 외부로부터 손목 받침부(32)의 내부로 도입되도록 되어 있다. 전술한 바와 같이, 손목 받침부(32)의 기단측에는, 제1 손목 모터(24)가 설치되어 있다. 제1 손목 모터(24)는, 제1 손목 축선(S)으로부터 오프셋 배치되고 또한 제1 손목 축선(S)과 평행하게 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 제1 손목 모터(24)의 출력축은, 제1 손목 축선(S)으로부터 제3 팔 축선(A3)의 연장 방향의 일측으로 이격되도록 배치되어 있다. 그러면, 손목 받침부(32)의 기단측에서는, 제1 손목 축선(S)에서 보아서 제3 팔 축선(A3)의 연장 방향의 타측에 스페이스가 확보된다. 이펙터용 케이블(9)은, 해당 스페이스를 효율적으로 활용하여 제1 손목 축선(S)으로부터 제3 팔 축선(A3)의 연장 방향의 타측으로 떨어진 위치에서, 손목 받침부(32)의 내부로 도입된다(도 1 참조).

이와 같이, 제1 손목 모터(24)를 제1 손목 축선(S)으로부터 오프셋 배치함으로써, 제1 동력 전달 기구(81)를 간단한 구조에 의해 실현할 수 있어 이펙터용 케이블(9)을 도입하는 스페이스를 확보할 수 있으며, 도입된 이펙터용 케이블(9)과 제1 동력 전달 기구(81)의 간섭을 양호하게 억제할 수 있다. 또, 제1 손목 모터(24)가 제1 손목 축선(S)으로부터 오프셋 되어 있어도 이펙터용 케이블(9)이 그 카운터 웨이트(counter weight)로서 기능하여 선단 암(13)의 제3 팔 축선(A3) 방향에서의 중량 밸런스가 유지된다.

(케이블 삽통부: 선단 암 ~ 대경 통부)

원통 관(91)은, 양단 모두 개방되어 있다. 원통 관(91)의 기단측 개구는, 선단 암(13)의 내부에 배치되어 있다. 원통 관(91)의 선단부에는, 통부(41)의 기단부가 외부 결합되어 있다. 이 때문에, 원통 관(91)의 선단측 개구는 통부(41)의 내부 공간과 긴밀하게 연통되고, 또 통부(41)는 원통 관(91)보다 큰 내경을 가진다. 통부(41)의 내부 공간은, 대경 통부(42)의 내부 공간과 연통되어 있다. 대경 통부(42)는 통부(41)보다 큰 내경을 가지고 있다.

이펙터용 케이블(9)은, 원통 관(91)보다 기단측에서 손목 받침부(32)의 내부에 도입된 후, 원통 관(91)의 기단측 개부를 통하여 원통 관(91)의 내부로 도입된다. 원통 관(91)보다 기단측에서 도입되므로 이펙터용 케이블(9)을 선단 암(13)의 내부에서 무리하게 구부리지 않아도, 이펙터용 케이블(9)을 원통 관(91)의 내부에 도입할 수 있다. 이펙터용 케이블(9)은, 원통 관(91)의 내부를 통과한 후, 통부(41)의 내부 공간 및 대경 통부(42)의 내부 공간으로 순차적으로 도입된다. 이와 같이, 이펙터용 케이블(9)은, 제1 손목 축선(S)을 따라 연장하도록 하여 손목부(3)에 장착된다. 손목부(3)의 내부에 도입되기 전에, 고정측이 되는 원통 관(91)의 내부에 도입된다. 이 때문에, 손목부(3)가 작동하였을 때에, 이펙터용 케이블(9)이 가동측이 되는 손목부(3)의 내부에서 휘둘리는 것을 양호하게 억제할 수 있다.

(케이블 삽통부: 대경 통부 ~ 가이드 구멍)

다음으로, 이펙터용 케이블(9)은, 제1 손목 축선(S)을 따라 기단 스페이스, 브릿지부(45) 및 선단 스페이스(49)를 빠져나가게 된다. 브릿지부(45)에는, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향으로 관통 구멍(45a)(도 9 참조)이 형성되어 있다. 관통 구멍(45a)은 대략 원형의 단면을 가지며, 관통 구멍의 중심 축선은 제1 손목 축선(S) 상에 위치하고 있다.

관통 구멍(45a)(도 9 참조)의 내부에는, 케이블 가이드(92)가 끼워 넣어져 있다. 케이블 가이드(92)는, 전체적으로 나팔 모양으로 형성되어 있다. 더욱 구체적으로는, 케이블 가이드(92)는, 양단이 개구된 통 모양으로 형성되며, 내측에 가이드 구멍(93)을 가지고 있다. 케이블 가이드(92)의 상세한 구조와 배치, 그에 따라 생기는 작용 효과에 대해서는 후술한다.

가이드 구멍(93)의 중심 축선은 제1 손목 축선(S)과 일치하도록 하여 배치되며, 가이드 구멍(93)의 선단측은, 선단 스페이스(49)와 연통되어 있다. 케이블 가이드(92)의 기단부는 브릿지부(45)로부터 기단 스페이스 안으로 돌출되어 있다. 케이블 가이드(92)의 기단측의 개구는, 대경 통부(42)의 내부 공간에 배치되며, 가이드 구멍(93)의 기단측은 대경 통부(42)의 내부 공간과 연통되어 있다.

이펙터용 케이블(9)은, 대경 통부(42)의 내부 공간에 도입된 후, 케이블 가이드(92)의 기단측 개구를 통하여 가이드 구멍(93)에 도입된다. 이펙터용 케이블(9)은, 가이드 구멍(93)을 통과한 후, 케이블 가이드(92)의 선단측 개구를 통하여 선단 스페이스(49)에 도입된다. 이와 같이, 케이블 가이드(92) 및 그 가이드 구멍(93)은, 제1 손목 축선(S) 상에 위치하도록 제1 가동부(14)에 설치되어 이펙터용 케이블(9)이 삽통되는 케이블 삽통부(70)를 구성하고 있다.

(케이블 삽통부: 가이드 구멍 ~ 제3 가동부)

가이드 구멍(93)의 선단부는, 기단부에 비하여 선단측을 향하여 감에 따라 더욱 현저하게 확경되어 있다. 특히, 가이드 구멍(93)은, 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)에 의해 협지되어 있는 부분으로부터 선단측을 향하여 확개되어 있다. 가이드 구멍(93)은, 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)에 의해 협지되어 있는 부분에서 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 긴 치수인 반면, 이 부분보다 선단측에서는, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향의 치수 확대율이, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향의 치수 확대율보다 크다. 이 때문에, 가이드 구멍(93)은, 선단부에 있어서 대략 진원 형상의 단면을 가지고 있다.

여기서, 제2 가동부(15) 및 제3 가동부(16)의 내부 구조에 대하여 간단하게 설명한다. 제2 플랜지부(52)는, 제1 플랜지부(51)보다 디스크부(53)로부터의 돌출 길이가 크다. 제2 플랜지부(52)의 내부에는, 제2 손목 모터(25)의 회전을 입력하는 굴곡축(50)이 설치되어 있다. 제2 손목 모터(25)의 회전이 굴곡축(50)에 입력되면, 굴곡축(50)은, 자신의 중심축선 주위를 회전한다. 이 굴곡축(50)의 중심 축선이 제2 손목 축선(B)이 된다. 굴곡축(50)이 회전하면, 제2 가동부(15)의 전체, 제3 가동부(16) 및 엔드 이펙터(8)가 제2 손목 축선(B) 주위를 회전한다. 제1 플랜지부(51)는, 제1 들보부(43)에 회전 가능하게 지지되어 있으므로 굴곡축(50)이 제2 손목 축선(B)의 연장 방향에서 편재되어 있어도 제2 가동부(15)의 전체가 원활하게 회전한다. 또한, 제2 동력 전달 기구(82)는, 예를 들어, 제2 손목 모터(25)의 출력축과 굴곡축(50) 사이에 설치된 벨트 전동 기구로 구성된다. 전술하였지만, 제2 손목 모터(25)의 출력축의 축선 방향이, 제2 손목 축선(B)과 평행하기 때문에, 단일의 벨트 전동 기구를 설치하기만 함으로써 제2 손목 모터(25)의 회전을 굴곡축(50) 및 제2 가동부(15)에 전송 가능하게 된다.

제2 가동부(15)의 디스크부(53)의 중앙부 및 제3 가동부(16)의 기부(61)의 중앙부에는, 원통 관(120)이 삽입되어 있다. 원통 관(120)은 제3 가동부(16)에 대하여 고정되며, 제2 가동부(15)는, 원통 관(120)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 되어 있다. 디스크부(53)의 내부에는, 제3 손목 모터(26)의 회전을 입력하는 비틀림축(60)이 설치되어 있다. 비틀림축(60)은, 원통 관(120)에 외부 결합되어 원통 관(120)과 동심으로 배치되며, 원통 관(120)에 대하여 상대적으로 회전 가능하다. 비틀림축(60)은, 제3 가동부(16)의 기부(61)와 결합되어 있다. 비틀림축(60)에 제3 손목 모터(26)의 회전이 입력되면, 비틀림축(60)은 자신의 중심축선 주위를 회전하고, 이에 따라 제3 가동부(16) 및 엔드 이펙터(8)가 비틀림축(60)의 중심축선 주위를 회전한다. 이 비틀림축(60)의 중심 축선이 제3 손목 축선(T)이 된다.

제3 동력 전달 기구(83)는, 벨트 전동 기구(83a), 프라이머리(primary) 축(83b), 베벨 기어 열(83c), 세컨더리(secondary) 축(83d) 및 평 기어 열(83e)을 가지고 있다. 프라이머리 축(83b)은, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향(즉, 제3 손목 모터(26) 출력축의 축선 방향)과 평행하게 연장되고, 제1 사이드 스페이스(73)의 내부 및 제1 플랜지부(51)의 내부에 배치되어 있다. 세컨더리 축(83d)은, 제3 손목 축선(T)의 연장 방향(즉, 비틀림축(60)의 중심축선 방향)과 평행하게 연장되어 있으며, 제1 플랜지(51)의 내부 및 디스크부(53)의 내부에 배치되어 있다. 또한, 세컨더리 축(83d)은, 디스크부(53)의 내부에서, 원통 관(120) 및 비틀림축(60)보다 외주측에 배치되어 있다. 벨트 전동 기구(83a)는, 제1 사이드 스페이스(73)의 내부에 수용되며, 제3 손목 모터(26)의 출력축의 회전을 프라이머리 축(83b)에 전달한다. 베벨 기어 열(83c)은, 제1 플랜지(51)의 내부에 수용되며, 프라이머리 축(83b)의 회전을 세컨더리 축(83d)에 전달한다. 평 기어 열(83e)은, 디스크부(53)의 내부에 수용되며, 세컨더리 축(83d)의 회전을 비틀림축(60)에 전달한다.

원통 관(120)은 양단 모두 개방되어 있다. 원통 관(120)의 기단측 개구는, 제1 플랜지부(51) 및 제2 플랜지부(52) 사이에 배치되어 있다. 원통 관(120)의 선단측 개구는, 제3 가동부(16)의 어태치먼트부(62)에 형성되어 있는 관통 구멍(63)과 연통되어 있다.

이펙터용 케이블(9)은, 가이드 구멍(93)에서 빠져나가서 선단 스페이스(49)에 도입된 후, 제1 플랜지부(51) 및 제2 플랜지부(52) 사이의 스페이스를 통과해간다. 다음으로, 원통 관(120)의 기단측 개구를 통하여 원통 관(120)의 내부 및 관통 구멍(63)의 내부로 순차적으로 도입된다. 이펙터용 케이블(9)은, 원통 관(120) 및 관통 구멍(63)을 통과한 후, 관통 구멍(63)으로부터 인출되어 엔드 이펙터(8)에 연결된다. 이와 같이 하여 이펙터용 케이블(9)은, 가이드 구멍(93)으로부터 빠져나온 후에는, 제3 손목 축선(T)을 따라 연장된다.

기준 자세에서는, 제1 손목 축선(S) 및 제3 손목 축선(T)이 동일 직선 상에 위치한다. 이 때문에, 기준 자세에서는, 이펙터용 케이블(9)은, 정상 상태이며, 또한 가이드 구멍(93)에서 관통 구멍(63)까지 제1 손목 축선(S) 및 제3 손목 축선(T)을 따라 직선으로 연장된다. 그러면, 이펙터용 케이블(9)은, 가이드 구멍(93)의 중심부를 통과한다.

기준 자세에서 제1 가동부(14) 및/또는 제3 가동부(16)가 회전하면, 이펙터용 케이블(9)은, 직선으로 연장되는 상태를 유지하며, 제1 가동부(14) 및/또는 제3 가동부(16)의 회전에 따라 비틀린다. 기준 자세에서 제2 가동부(15)만이 회전하면, 제3 손목 축선(T)이 제1 손목 축선(S)에 대하여 경사진다. 이에 따라, 이펙터용 케이블(9)은, 제2 손목 축선(B)이 통과하는 위치 주변에서 굴곡된다.

여기서, 케이블 가이드(92)의 선단측 개구에서 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)이 교차하는 위치까지 제1 손목 축선(S)의 연장 방향에서의 거리를 D1, 제3 손목 축선(T)과 제2 손목 축선(B)이 교차하는 위치에서 원통 관(120)의 기단측 개구까지 제3 손목 축선(T)의 연장 방향의 거리를 D2로 한다. 또한, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)이 교차하는 위치와, 제2 손목 축선(B)과 제3 손목 축선(T)이 교차하는 위치는, 제2 손목 축선(B) 및 제3 손목 축선(T) 방향에 관계없이 일치한다. 본 실시예에 따른 손목부(3)에서는, D1의 D2에 대한 비율(D1/D2)이 1 보다 크고, 더욱 한정적으로 말하자면 2 이상이다.

상기 비율(D1/D2)이 1 보다 큰 경우, 제1 플랜지부(51) 및 제2 플랜지부(52)의 길이를 최대한 짧게 할 수 있어 제2 가동부(15)가, 제3 가동부(16) 및 엔드 이펙터(8)를 양호하게 지지할 수 있게 된다. 한편, 상기 비율(D1/D2)이 1 보다 큰 경우, 제2 손목 축선(B)이 제1 손목 축선(S)과 교차하는 위치에서 이펙터용 케이블(9)이 굴곡되면, 해당 교차하는 위치에서 원통 관(120)의 기단측 개구까지의 거리가 짧기 때문에 이펙터용 케이블(9)의 휨이 심해진다. 이 때문에, 이펙터용 케이블(9)의 굴곡 위치는, 휨을 완화하도록 제2 손목 축선(B)이 통과하는 위치보다 기단측으로 시프트(shift)하려고 하고, 또 제3 가동부(16)가 굴곡되는 방향과는 반대측을 향하여 융기하려고 한다. 상기 비율(D1/D2)이 커질수록 이러한 경향이 더욱 두드러지게 나타난다.

그래서 케이블 가이드(92)의 선단측 개구는, 원통 관(120)의 기단측 개구보다 커지도록 형성되어 있다. 또한, 이펙터용 케이블(9)은, 선단 스페이스(49), 가이드 구멍(93)의 선단부에서는 구속되어 있지 않다. 대신에, 이펙터용 케이블(9)은, 가이드 구멍(93)의 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)에 의해 협지되어 있는 부분에서, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향으로 구속되어 있다.

따라서 상기 비율(D1/D2)이 1보다 큰 값이며, 이펙터용 케이블(9)의 굴곡 위치로의 시프트나 이펙터용 케이블(9)의 융기가 생기려고 할 때에, 대경의 가이드 구멍(93)에 의해 해당 시프트 및 융기를 허용할 수 있다. 그리고 이펙터용 케이블(9)이 케이블 가이드(92)의 선단부에 걸려 급격하게 절곡되는 것도 억제할 수 있다. 따라서 상기 비율(D1/D2)을 큰 값으로 하면서도 이펙터용 케이블(9)의 단선을 양호하게 억제할 수 있다.

(케이블 삽통부: 케이블 가이드의 구조)

도 5는 도 3에 도시된 케이블 가이드(92)의 측면도이다. 도 6은 도 3에 도시된 케이블 가이드(92)의 평면도이다. 도 7은 도 6의 a-a선에서 바라본 도면, b-b선 단면도, 및 c-c선 단면을 겹친 도면이다. 도 5 내지 도 7을 참조한 이후의 설명에서도, 방향의 개념은, 특별히 언급하지 않는 한, 케이블 가이드(92)를 제1 가동부(14)에 설치 한 상태에서의 방향을 기준으로 한다. 예를 들면, 도 5의 지면 상하 방향은 제1 손목 축선(S)에도 제2 손목 축선(B)에도 수직인 방향에 해당하고, 도 5의 지면 좌우 방향은 제1 손목 축선(S)의 연장 방향에 해당한다. 도 6의 지면 상하 방향은 제2 손목 축선(B)의 연장 방향에 해당하고, 도 6의 지면 좌우 방향은 제1 손목 축선(S)의 연장 방향에 해당한다. 도 5 및 도 6의 지면 우측은 근위측에 해당하고, 지면 좌측은 원위측에 해당한다. 도 6의 a-a 선은, 케이블 가이드(92)의 근위측 단부에 접하고, b-b 선은, 케이블 가이드(92)의 제1 손목 축선(S)의 연장 방향의 중앙부를 통과하고, c-c 선은, 케이블 가이드(92)의 원위측 단부를 통과한다.

케이블 가이드(92)는, 전체적으로 통 모양 또는 나팔 모양으로 형성되어 있다. 케이블 가이드(92)는, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향으로 연장되는 중공의 가이드 구멍(93)을 가지고 있으며, 가이드 구멍(93)은, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향의 양단부(즉 근위측 단부 및 원위측 단부)에서 개방되어 있다.

가이드 구멍(93)의 단면 형상은, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향 중앙부에서는 잘룩해져 있는 한편, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향의 양단부(즉, 원위측 단부 및 근위측 단부)에서는 확개되어 있다. 가이드 구멍(93)의 중앙부(93b)는, 양단부(93a,93c)와 대비하면, 제1 손목 축선(S)에도 제2 손목 축선(B)에도 수직인 방향으로 두드러지게 잘룩해져 있다. 한편, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향의 치수는, 중앙부(93b)에서 가장 작지만(도 6, 도 7 참조), 케이블 가이드(92)의 제1 손목 축선(S)의 연장 방향의 위치에 관계없이 거의 일정하게 추이한다고도 말할 수 있다.

도 7에 도시된 b-b선 단면을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 가이드 구멍(93)의 중앙부(93b)의 단면 형상은, 제1 손목 축선(S)에도 제2 손목 축선(B)에도 수직인 방향으로는 폭이 좁아지도록 하여 잘룩해져 있으며, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로는 비교적 긴 치수이다. 예를 들어, 중앙부(93b)의 단면 형상은, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 긴 치수의 장원 모양 또는 타원 모양으로 형성되어 있다.

가이드 구멍(93)의 근위측 단부(93c)는, 가이드 구멍(93)의 원위측 단부(93a) 정도로는 크게 확개되어 있지 않다. 도 7에 도시된 c-c선 단면을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 가이드 구멍(93)의 근위측 단부(93c)의 단면 형상도, 제1 손목 축선(S)에도 제2 손목 축선(B)에도 수직인 방향으로는 폭이 좁으며, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로는 긴 치수이다. 예를 들어, 근위측 단부(93c)의 단면 형상도, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 긴 치수의 장원 모양 또는 타원 모양으로 형성되어 있다.

가이드 구멍(93)의 원위측 단부(93a)는, 중간부(93b)와 비교하면 물론이거니와, 근위측 단부(93c)와 비교하여도 크게 확개되어 있다. 도 7에 도시된 a-a선 단면을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 가이드 구멍(93)의 원위측 단부(93a)의 단면 형상은, 제1 손목 축선(S)에도 제2 손목 축선(B)에도 수직인 방향의 치수가, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향의 치수와 거의 동일하게 되도록 하여 형성되어 있다. 그에 따라, 원위측 단부(93a)의 단면 형상은, 중앙부(93b) 및 근위측 단부(93c)와 비교하면, 제1 손목 축선(S)에도 제2 손목 축선(B)에도 수직인 방향에서 현저하게 확대되어 있다. 예를 들어, 원위측 단부(93a)의 단면 형상은, 마름모꼴 형상, 다각 형상 또는 원 형상으로 형성된다.

케이블 가이드(92)의 원위측 단부에는, 가이드 구멍(93)의 개구에서 반경 방향 외측으로 확장된 장착 플랜지(94)를 가지고 있다. 장착 플랜지(94)에는 복수의 나사 삽통 구멍(95)이 마련되어 있다. 나사 삽통 구멍(95)에 끼워진 나사(미도시)를 이용하여 케이블 가이드(92)를 제1 가동부(14)에 고정할 수 있다. 본 실시예에서는, 장착용 플랜지(94)가, 원주 방향으로 무단형으로 연속적으로 링 모양으로 형성되어 있지만, 나사 고정이 이루어지는 부분에만 대응하도록 하여 가이드 구멍(93)의 개구에서 방사형으로 복수의 플랜지부가 배치되도록 되어 있어도 좋다.

케이블 가이드(92)는, 분할 가능하게 제1 가이드 반체(101)와 제2 가이드 반체(102)를 결합하여 이루어진다. 제1 가이드 반체(101) 및 제2 가이드 반체(102)는, 동일한 형상으로 형성되어 있으며, 케이블 가이드(92)를 제1 손목 축선(S)에도 제2 손목 축선(B)에도 직교하는 방향으로 양분한다. 따라서 케이블 가이드(92)의 파팅 라인은, 제1 손목 축선(S) 상에 위치한다. 제1 가이드 반체(101)는, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향의 일측 단부에, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향으로 간격을 두고 복수의 결합용 플랜지를 가지고 있다. 이러한 결합용 플랜지(103)는, 제1 가이드 반체(101) 중 가이드 구멍을 형성하는 본체 부분(105)에서 상기 일측으로 돌출하도록 설치되어 있다. 제1 가이드 반체(101)는, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향의 타측 단부에도, 마찬가지로 복수의 결합용 플랜지(103)를 가지고 있다. 본 실시예에서는, 제1 손목 축선(S)을 기준으로 하여 일측과 타측에 동일한 수(4개)의 결합용 플랜지(103)가 선대칭으로 배치되며, 총 8개의 결합용 플랜지(103)(#1 ~ #8)가, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향으로 나뉘고, 또 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 나뉘어 배치되어 있다.

제2 가이드 반체(102)에도, 제1 가이드 반체(101)와 마찬가지로, 가이드 구멍(93)을 형성하는 본체 부분(106)에서, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향 양측으로 돌출하도록 하여 제1 손목 축선(S)의 연장 방향으로 나뉘고 또한 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 나뉘어 복수의 결합용 플랜지(104)가 설치되어 있다.

제1 가이드 반체(101)를 제2 가이드 반체(102)와 결합할 때는, 제1 가이드 반체(101)의 결합용 플랜지(103)를, 제2 가이드 반체(102)의 대응하는 결합용 플랜지(104)에 맞춘다. 이에 따라, 결합용 플랜지(103)의 나사 삽통 구멍(107)이, 결합용 플랜지(104)의 나사 삽통 구멍(108)과 연통한다. 그런 다음, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선에 수직인 방향으로 겹쳐진 총 8쌍의 결합용 플랜지(103,104) 모두에 나사를 통과시킨다. 이에 따라, 제1 가이드 반체(101)가 제2 가이드 반체(102)에 결합되어 전술한 단면 형상을 가진 가이드 구멍(93)이 형성된다.

(케이블 삽통부: 케이블 가이드의 배치)

도 8 및 도 9는, 기준 자세에서의 손목부(3)의 부분 단면도이다. 도 8에서는, 3개의 손목 축선(S,B,T)이 도시된 단면 상에서 연장된다. 도 9에서는, 제1,3 손목 축선(S,T)이 도시된 단면 상에서 연장되는 한편, 제2 손목 축선(B)이 해당 단면에 직교한다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 케이블 가이드(92)는, 가이드 구멍(93)의 중심 축선이 제1 손목 축선(S) 상에 위치하도록 제1 가동부(14)에 설치되어 있다. 케이블 가이드(92)를 제1 가동부(14)에 장착하기 위하여, 브릿지부(45)에는, 제1 손목 축선(S)의 연장 방향으로 관통 구멍(45a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(45a)은 원 형상의 단면을 가지며, 관통 구멍(45a)의 중심 축선은 제1 손목 축선(S) 상에 위치한다. 케이블 가이드(92)는, 관통 구멍(45a)의 내부에 삽입되어 있다.

장착용 플랜지(94)는, 브릿지부(45)의 원위측 단면에 맞닿게 되고, 브릿지부(45)에 예를 들면 나사 등의 고정 요소를 이용하여 탈착 가능하게 고정된다. 케이블 가이드(92)는, 브릿지부(45)의 관통 구멍(45a)보다 제1 손목 축선(S)의 연장 방향에 있어서 큰 치수를 가지고 있다. 따라서 케이블 가이드(92)는, 관통 구멍(45a)을 빠져나와 브릿지부(45)의 근위측의 단면에서 기단 스페이스를 원위측을 향하여 돌출하도록 설치된다. 이와 같이 케이블 가이드(92)를 설치하면, 가이드 구멍(93)의 근위측 단부가 통부(41)의 내부 또는 기단 스페이스의 근위 부분과 연통되며, 원위측 단부에서 선단 스페이스(49)와 연통된다.

본 실시예에서는, 브릿지부(45)가, 케이블 가이드(92)를 설치하기 위하여 제1 가동부(14)에 설치된 가이드 장착 벽으로서의 기능을 하고 있다. 또, 브릿지부(45)의 관통 구멍(45a)이, 케이블 가이드(92)가 가이드 장착 벽을 관통하도록 제1 가동부(14)에 장착하기 위하여 가이드 장착 벽에 마련된 장착 구멍으로서의 기능을 하고 있다.

기단 스페이스는, 케이블 가이드(92)에 의해, 기준 자세에서 상측의 제1 기단 스페이스(47)와 제2 기단 스페이스(48)로 물리적으로 분리된다. 전술한 바와 같이, 제2 손목 모터(25)는, 제2 기단 스페이스(47)에 배치되고, 제3 손목 모터(26)가 제1 기단 스페이스(47)에 배치되는 경우, 이러한 제2,3 손목 모터(25,26)는, 케이블 가이드(92)의 근위측 단부를 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향으로 사이에 두도록 배치된다.

상기와 같이 케이블 가이드(92)를 배치함으로써 이펙터용 케이블(9)은, 통부(41)의 내부 공간에 도입된 후 케이블 가이드(92)의 근위측 단부의 개구를 통하여 가이드 구멍(93)에 도입된다. 이펙터용 케이블(9)은 가이드 구멍(93)을 통과한 후, 케이블 가이드(92)의 원위측 단부의 개구를 통하여 선단 스페이스(49)에 도입된다.

케이블 가이드(92)가, 제1 가동부(14)의 회전 중심이 되는 제1 손목 축선(S)에 위치하도록 설치되어 있으므로 가이드 구멍(93)에 삽통된 이펙터용 케이블(9)도 제1 손목 축선(S) 상에 위치하도록 설치된다. 이 때문에, 이펙터용 케이블(9)이, 손목부(3)의 동작에 따라 크게 휘돌거나 작업 스페이스 주변의 구조체나 워크와 간섭하거나 하는 것을 억제할 수 있다.

또, 가이드 구멍(93)은, 축선 방향의 중앙부에서 잘룩해져 있으며 양단부에서 확개되어 있다. 이 때문에, 이펙터용 케이블(9)이 케이블 가이드의 단부에 걸려 손상되거나 케이블 가이드의 단부에서 마모되어 손상되거나 하는 자체를 양호하게 억제할 수 있다.

아울러, 제1 손목 축선(S)은 한 쌍의 들보부(43,44)로 둘러싸여 있으며, 케이블 가이드(92) 및 이펙터용 케이블(9)은 한 쌍의 들보부(43,44)로 둘러싸인 스페이스에 배치된다. 이 때문에, 이펙터용 케이블(9)을 한 쌍의 들보부(43,44)로 보호할 수 있다. 이와 같이, 한 쌍의 들보부(43,44)는, 전술한 프레임 멤버, 스테이 및 하우징 멤버로서의 기능뿐만 아니라 이펙터용 케이블(9)을 로봇 외부의 주변 구조로부터 보호하는 프로텍터(protector)로서의 기능도 가진다. 따라서 이펙터용 케이블(9)을 보호하기 위하여 전용 구조를 손목부(3)에 설치하지 않고 이펙터용 케이블(9)의 외부 구조와의 간섭을 억제할 수 있다.

그리고 케이블 가이드(92)는 원위측 단부에서 제1 가동부(14)의 브릿지부(45)에 장착되는 한편, 근위측 단부에서는 제1 가동부(14)에 직접적으로 고정되어 있지 않다. 이 때문에, 케이블 가이드(92)를 제1 가동부(14)에 설치하는 작업을 간단하게 할 수 있다. 그러면 케이블 가이드(92)는, 일견 외팔보 형태가 되지만, 원위측 단부에서는 제2,3 손목 모터(25,26)에 의해 사이에 끼여 있다. 이 때문에, 케이블 가이드(92)가 원위측 단부에서 브릿지부(45)에 장착되어 있더라도, 케이블 가이드(92)의 전체를 제1 가동부(14)에 단단히 고정할 수 있다. 만일 손목부(3)의 동작에 따라 이펙터용 케이블(9)이 가이드 구멍(93)의 내면을 누르더라도 그 응력을 제2,3 손목 모터(25,26)에서 받을 수 있어 케이블 가이드(92)의 원위측 단부나 브릿지부(45)에 작용하는 응력을 완화할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제2,3 손목 모터(25,26)는, 제1 가동부(14)의 회전 중심이 되는 제1 손목 축선(S)을 사이에 두도록 제1 가동부(14)에 장착되므로 제1 가동부(14)의 회전 시에 제1 가동부의 중량 밸런스가 안정된다. 또, 제2,3 손목 모터(25,26)에 연결되는 동력 전달 기구를 단순화할 수 있다.

제2 손목 모터(25)는, 케이블 가이드(92)의 외면에 설치되며, 제3 손목 모터(26)는, 케이블 가이드(92)의 외면이며, 제2 손목 모터(25)가 설치되어 있는 측과는 제1 손목 축선(S) 주위로 대략 180도 떨어진 부분에 설치된다. 이와 같이, 케이블 가이드(92)는, 제2,3 손목 모터(25,26)를 장착하기 위한 스테이로서의 기능도 가지고 있다. 이와 같이, 기단 스페이스 내에 케이블 가이드(92)가 설치되면, 제2,3 손목 모터(25,26)를 안정적으로 설치할 수도 있다. 또, 이펙터용 케이블(9)이 제2,3 손목 모터(25,26)와 간섭하는 것을 양호하게 억제할 수도 있다. 아울러 케이블 가이드(92)는, 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)를 연결하는 브릿지부(45)에 설치되어 한 쌍의 들보부(43,44) 사이에 배치되는 한편, 들보부(43,44) 각각에 의해 형성되는 한 쌍의 공간 내에 동력 전달 기구(82,83)가 배치된다. 이 때문에, 이펙터용 케이블(9)은, 이러한 동력 전달 기구(82,83)와 간섭하는 경우도 없다.

또한, 모터(25,26)의 안정 설치 및 이펙터용 케이블(9)의 간섭 억제를 위하여, 예를 들어, 케이블 가이드(92)의 근위측 단부는, 제2 손목 모터(25)의 출력축 및 제3 손목 모터(26)의 출력축보다 더욱 근위측으로 돌출되어 있는 것이 바람직하다.

케이블 가이드(92)는, 제2,3 손목 모터(25,26)에 의해 협지되는 부분에서, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 긴 치수를 갖는다. 제2 손목 축선(B)의 연장 방향은, 제2,3 손목 모터(25,26)의 출력축의 축선 방향이기도 하며, 본 실시예에서는, 제2 손목 모터(25)의 하우징이, 출력축선 방향으로 긴 치수를 가지며, 제3 손목 모터(26)의 하우징이 출력축선 방향으로 긴 치수를 갖는다. 이 때문에, 케이블 가이드(92)가, 제2,3 손목 모터(25,26)를 설치하기 위하여 큰 설치면을 제공하므로, 제2,3 손목 모터(25,26)를 케이블 가이드(92)로 안정적으로 지지할 수 있다.

반대로, 케이블 가이드(92)는, 제2,3 손목 모터(25,26)에 의해 협지되는 부분에서, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향으로 짧은 치수를 갖는다. 특히, 중간부에서는, 잘룩해짐 때문에 이와 같은 경향이 현저해진다. 가이드 구멍(93)은, 해당 수직 방향에서, 정상 상태에서의 이펙터용 케이블(9)을 삽통시키기 위하여 필요하게 되는 만큼의 작은 치수를 가지고 있다. 이 때문에, 제2,3 손목 모터(25,26)가, 이펙터용 케이블(9) 및 케이블 가이드(92), 가이드 구멍(93) 및 이펙터용 케이블(9)을, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향으로 사이에 두도록 배치하면서도, 제2,3 손목 모터(25,26)를 해당 수직 방향으로 최대한 밀집시킬 수 있다. 이에 따라, 손목부(3)가 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향으로 대형화하는 것을 양호하게 억제할 수 있다.

케이블 가이드(92)의 중앙부 및 근위측 단부가, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 긴 치수이고, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향으로 짧은 치수이면, 제1 가동부(14) 및 제3 가동부(16)가, 전술한 기준 회전 위치에 위치하고 있는 경우, 비틀리지 않고 정상 상태가 된다. 제1 가동부(14) 또는 제3 가동부(16)가 기준 회전 위치에서 회전하면, 이펙터용 케이블(9)이 비틀린다. 전술한 바와 같이, 이펙터용 케이블(9)은, 복수개의 케이블을 다발로 묶어서 이루어지는 것이므로 비틀림에 의해, 이펙터용 케이블(9)은, 전면의 단면이 타원 모양으로 변형된다. 즉, 이펙터용 케이블(9)은, 어느 방향으로 축경하여 수축되는 한편, 다른 방향으로 확경하여 팽창된다. 가이드 구멍(93)은, 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 긴 치수를 가지기 때문에, 이펙터용 케이블(9)의 단면 형상이 비틀림에 의해 변형되었다고 하여도 이 변형이 허용되어 이펙터용 케이블(9)이 케이블 가이드(92)의 내면에 압박되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 이렇게 비틀린 상태에서 제2 가동부(15)가 기준 회전 위치로부터 회전하면, 이펙터용 케이블(9)은, 비틀림이 해소되는 방향으로 회전하면서 제1 손목 축선(S)과 직교하는 방향으로 비틀리려고 한다. 케이블 가이드(92)는, 중앙부 및 근위측 단부가 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 긴 치수를 가지기 때문에, 이와 같은 이펙터용 케이블(9)의 흔들림을 허용하는 것도 가능하다. 아울러 제2 손목 축선(B)에 가까운 쪽의 단부인 원위측 단부에서는, 중앙부보다 근위측 단부보다 크게 확개되어 있으므로 이와 같은 흔들림이 생겨도 이펙터용 케이블(9)에 손상이 생기는 것을 억제할 수 있다.

(케이블 삽통부: 케이블 가이드의 착탈)

도 10a는 케이블 가이드(92)가 장착된 상태의 제1 가동부(14)의 평면도이고, 도 10b는 케이블 가이드(92)가 조금 인출된 상태의 제1 가동부(14)의 평면도이다. 케이블 가이드(92)가 통 모양으로 형성되어 있으며, 이펙터용 케이블(9)이 케이블 가이드(92)에 삽통되어 있으므로, 일단 케이블 가이드(92)에 이펙터용 케이블(9)이 삽통되면, 케이블 가이드(92)를 제1 가동부(14)에서 떼어 내는 것은 곤란해진다. 본 실시예에 따른 로봇(1)에서는, 케이블 가이드(92)가 분할 가능하게 제1 가이드 반체(101) 및 제2 가이드 반체(102)를 결합하여 이루어지므로, 이펙터용 케이블(9)의 처리를 바꾸지 않고 케이블 가이드(92)만을 제1 가동부(14)에서 떼어낼 수가 있다.

즉, 제2 가동부(15)는 한 쌍의 들보부(43,44)의 내면에 각각 연결되는 한 쌍의 플랜지부(51,52)를 가지며, 브릿지부(45)의 선단부 측에는, 한 쌍의 플랜지부(51,52)에 의해 둘러싸여서 간극이 형성되어 있다. 이 간극을 활용하여 손목부(3)를 분해하지 않고 케이블 가이드(92)를 원위측으로 인출하는 것이 가능하다. 그리고 제1 가동부(14)는, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향으로 보아서 H자 모양으로 형성되며, 기단 스페이스 내에는, 해당 수직 방향의 어느 측에서도 접근(access) 가능하게 되어 있다. 한편, 제1 가이드 반체(101)의 결합용 플랜지(103)는, 제2 가이드 반체(102)의 결합용 플랜지(104)와, 제1 손목 축선(S) 및 제2 손목 축선(B)에 수직인 방향으로 겹쳐 있으며, 이러한 결합용 플랜지(103,104)에는, 해당 수직 방향으로 나사가 삽통되어 있다.

제2,3 손목 모터(25,26)가 겹치도록 배치되어 있는 부분은, 이러한 모터(25,26)와 간섭하므로 기단 스페이스 안까지 접근할 수 없다. 본 실시예에서는, 제2,3 손목 모터(25,26)가 브릿지부(45)의 근위측의 단면으로부터 근위측으로 더욱 떨어져서 배치되어 있다. 또, 제2,3 손목 모터(25,26)가, 통부(41)의 원위측 단면으로부터 더욱 원위측으로 배치되어 있다. 결과적으로, 기단 스페이스 중 브릿지부(45)와 제2,3 손목 모터(25,26) 사이, 및 제2,3 손목 모터(25,26)와 통부(41) 사이에는 각각 제1 가동부(14)의 외측에서 접근 가능한 스페이스가 형성된다. 이후의 설명에서는, 브릿지부(45)보다 원위측의 접근 가능한 공간을 '제1 접근 공간(111)'이라고 칭하며, 브릿지부(45)와 모터(25,26) 사이의 접근 가능한 공간을 '제2 접근 공간(112)'이라고 칭하고, 모터(25,26)와 통부(41) 사이의 접근 가능한 공간을 '제3 접근 공간(113)'이라고 칭한다.

다음으로, 케이블 가이드(92)를 떼어 내는 순서에 대하여 설명한다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 케이블 가이드(92)가 제1 가동부(14)에 설치되어 있는 상태에서, 제2 접근 공간(112) 또는 제3 접근 공간(113)에 노출되어 있는 결합용 플랜지(103)에서 나사를 분리한다. 본 실시예에서는, 결합용 플랜지 103(#3), 103(#4), 103(#6)이, 제2 접근 공간(112) 내에 노출되어 있으며, 결합용 플랜지 103(#7)이, 제 3 접근 공간(113)에 노출되어 있다.

그 다음에, 장착용 플랜지(94)에 삽통되어 있는 나사를 분리하고, 브릿지부(45)에서 케이블 가이드(92)를 떼어낸다. 그 다음에, 케이블 가이드(92)를 원위측으로 인출한다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 이 인출 과정에서, 원위 단부에 설치되어 있는 결합용 플랜지(103(#1),103(#2))가, 제1 접근 공간(111)에 노출된다. 노출되었을 때, 이러한 결합용 플랜지(103(#1),103(#2))에 삽통되어 있는 나사를 분리한다. 또, 이 인출 과정에서, 그 밖의 결합용 플랜지(103(#5),103(#8))가 제2 접근 공간에 노출된다. 각각 노출되었을 때, 각 결합용 플랜지(103(#5),103(#8))에 삽통되어 있는 나사를 분리한다.

이와 같이 하여 모든 결합용 플랜지(103(#1 ~ #8))에서 나사를 분리하면, 제1 가이드 반체(101)와 제2 가이드 반체(102)가 분해된다. 그러면 2개의 가이드 반체(101,102)를 차례로 하나씩 인출한다.

이상의 순서를 밟음으로써 이펙터용 케이블(9)을 삽통시키는 통 모양의 가이드 구멍(93)을 가진 케이블 가이드를, 제1 가동부(14)를 분해하거나 이펙터용 케이블(9)의 처리를 바꾸거나 하지 않고 제1 가동부(14)로부터 분리할 수 있다. 따라서 케이블 가이드(92)의 교체를 간편하게 할 수 있다. 또, 이펙터용 케이블(9)의 메인티넌스(maintenance) 작업에 있어서는, 케이블 가이드(92) 안을 삽통하고 있는 상태를 해제하면 작업이 용이한 경우가 있다. 이와 같은 경우에, 이펙터용 케이블(9)의 메인티넌스 작업이 간편해진다. 또한, 케이블 가이드(92)를 제1 가동부(14)에 다시 장착할 때는, 그 반대의 순서를 밟으면 된다.

지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 구성에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 적절하게 변경 가능하다. 예를 들어, 제2 손목 모터(25) 및 제3 손목 모터(26)는, 선단 스페이스(49)에 배치되어도 된다. 본 실시예와 같이 기단 스페이스에 모터(25,26)가 배치되었을 경우, 제1 가동부(14)의 중심을 길이 방향에서 최대한 기단측에 위치시킬 수 있어 제1 가동부(14)의 기단부에 작용하는 부하를 줄일 수 있게 된다. 또, 선단측에서는, 제2 가동부(15)를 제2 손목 축선(B)의 연장 방향으로 사이에 두는 구조를 실현하기 위하여, 제1 들보부(43) 및 제2 들보부(44)가 대향하고 있을 필요가 있지만, 기단측에서는, 반드시 완전히 대향시킬 필요는 없기 때문에 전술한 바와 같이 모터(25,26)의 단부를 노출시키는 구조가 쉽게 실현된다.

본 발명은, 원활한 작업에 방해가 되지 않도록 하여 이펙터용 케이블을 잘 처리하면서도 손목부의 구성을 전체적으로 소형화할 수 있다는 우수한 작용 효과를 이루어 다관절형 산업용 로봇, 예를 들어 수직다관절형 스폿 용접용 로봇에 이용하면 유익하다.

S: 제1 손목 축선
B: 제2 손목 축선
T: 제3 손목 축선
1: 다관절형 산업용 로봇
2: 암부
3: 손목부
4 모터용 케이블
4a: 처짐부
8: 엔드 이펙터
9: 이펙터용 케이블
14: 제1 가동부
15: 제2 가동부
16: 제3 가동부
24: 제1 손목 모터
25: 제2 손목 모터
26: 제3 손목 모터
36: 외통부
37: 케이블 도입부
41: 통부
45: 브릿지부
45a: 관통 구멍
70: 케이블 삽통부
92: 케이블 가이드
93: 가이드 구멍
94: 장착 플랜지
101: 제1 가이드 반체
102: 제2 가이드 반체
103,104: 결합용 플랜지

Claims

암부와, 상기 암부의 선단부에 연결되는 손목부와, 상기 손목부를 구동하는 복수의 모터를 구비하며,
상기 손목부가,
상기 암부에 연결되어 상기 암부에 대하여 제1 손목 축선 주위로 회전하는 제1 가동부와,
상기 제1 가동부에 연결되어 상기 제1 가동부에 대하여 상기 제1 손목 축선과 수직한 방향으로 연장되는 제2 손목 축선 주위로 회전하는 제2 가동부와,
상기 제2 가동부에 연결되어 상기 제2 가동부에 대하여 상기 제2 손목 축선과 다른 방향으로 연장되는 제3 손목 축선 주위로 회전하며, 엔드 이펙터가 장착되는 제3 가동부와,
상기 엔드 이펙터에 전력, 동력, 신호 및 재료 중 하나 이상을 공급하기 위한 이펙터용 케이블이 삽통되는 케이블 삽통부를 가지며,
상기 케이블 삽통부가 상기 제1 가동부에 상기 제1 손목 축선 상으로 위치하도록 설치된 케이블 가이드로 구성되며, 상기 케이블 가이드는 상기 제1 손목 축선 상으로 연장됨과 함께 상기 이펙터용 케이블이 삽통되는 가이드 구멍을 가지고,
상기 복수의 모터 중 2개의 모터가, 상기 제1 손목 축선 및 상기 제2 손목 축선과 수직인 방향으로 서로 겹쳐지도록, 또한 해당 방향에서 상기 케이블 가이드를 사이에 두도록 하여 상기 케이블 가이드의 외면에 장착되어 있으며,
상기 가이드 구멍은 상기 2개의 모터로 협지되어 있는 부위에서, 상기 제1 손목 축선 및 상기 제2 손목 축선에 수직인 방향에서의 길이가, 상기 제2 손목 축선의 연장 방향에서의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제3 손목 축선이 상기 제2 손목 축선에 수직하며,
상기 복수의 모터가, 상기 제1 가동부, 상기 제 2 가동부 및 상기 제3 가동부를 각각 회전시키는 제1 손목 모터, 제2 손목 모터 및 제3 손목 모터를 가지며, 상기 2개의 모터가, 상기 제2 손목 모터 및 상기 제3 손목 모터인 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.
제2항에 있어서,
상기 제1 손목 축선이, 상기 제1 가동부의 길이 방향으로 연장되어 있으며, 상기 제2 손목 모터의 출력축과 상기 제3 손목 모터의 출력축이, 상기 제1 손목 축선과 수직한 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 가이드 구멍이, 상기 2개의 모터에 의해 협지되는 부분으로부터 상기 엔드 이펙터 측을 향하여 확개되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 가이드 구멍의 단면 형상이 양단부에서 확개되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.
제5항에 있어서,
상기 제1 가동부가, 상기 케이블 가이드를 장착하기 위한 가이드 장착 벽을 가지며, 상기 케이블 가이드는, 상기 제1 손목 축선의 축선 방향 원위측 단부에서 상기 가이드 장착 벽에 장착되고, 상기 제1 손목 축선의 축선 방향 근위측 단부에서 상기 2개의 모터 사이에 끼여 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.
제6항에 있어서,
상기 케이블 가이드는, 분할 가능하게 제1 가이드 반체 및 제2 가이드 반체를 결합하여 이루어지며, 상기 가이드 장착 벽에 형성된 장착 구멍에 삽입된 상태로 상기 가이드 장착 벽에 장착되고,
상기 제1 가이드 반체를 상기 제2 가이드 반체에 결합하기 위한 결합부가, 상기 케이블 가이드를 상기 가이드 장착 벽에 장착한 상태에서, 또는 상기 케이블 가이드를 상기 장착 구멍으로부터 인출한 상태에서, 상기 제1 가동부의 외부에서 접근 가능한 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 2개의 모터 각각에 전력 및 신호를 공급하기 위한 모터용 케이블을 더 구비하며,
상기 제1 가동부가, 상기 암부에 대하여 회전 가능하게 연결된 원통 모양의 통부를 갖고,
상기 모터용 케이블이, 상기 암부에 대하여 고정된 고정 클램프와, 상기 제1 가동부에 대하여 고정된 가동 클램프에 의해 구속되고, 또한 상기 고정 클램프 및 상기 가동 클램프 사이에 처짐부를 가지고 있으며, 상기 처짐부가 상기 통부의 외주면을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.
제8항에 있어서,
상기 암부가, 상기 통부를 외위하는 원통 모양의 외통부를 가지며, 상기 통부의 외주면과 상기 외통부의 내주면 사이에 케이블 수용 공간이 형성되고,
상기 외통부가, 상기 모터용 케이블을 상기 외통부의 외부로부터 상기 케이블 수용 공간 안으로 도입하는 케이블 도입부를 가지며, 상기 모터용 케이블이, 상기 케이블 도입부로부터 상기 케이블 수용 공간을 통하여 상기 2개의 모터까지 각각 연장되고, 상기 처짐부가, 상기 케이블 수용 공간 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 산업용 로봇.