KR20180115335A - 산업 로봇용 감속기 - Google Patents

산업 로봇용 감속기 Download PDF

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KR20180115335A
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타쿠야 시라타
켄이치 후지모토
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나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

즉시 고장의 예측이 가능한 산업 로봇용 감속기를 제공한다. 감속기는, 감속기 본체와, 감속기 본체의 윤활유(131a)의 열화를 검출하기 위한 윤활유 열화 센서(139a)를 구비하고, 윤활유 열화 센서(139a)는 백색의 빛을 조사하는 백색 LED(52)와, 조사된 빛의 색을 검출하는 RGB센서(53)와, 윤활유(131a)가 유입되는 간극인 윤활유용 간극(40a)이 형성된 간극 형성 부재(40)와, 백색 LED(52), RGB센서(53) 및 간극 형성 부재(40)를 지지하는 지지 부재(20)를 구비하고, 간극 형성 부재(40)는 백색 LED(52)에 의해 조사되는 빛을 투과시키고, 윤활유용 간극(40a)은, 백색 LED(52)에서 RGB센서(53)까지의 광로 상에 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

산업 로봇용 감속기{SPEED REDUCER FOR INDUSTRIAL ROBOT}
본 발명은 고장의 예측이 가능한 산업 로봇용 감속기에 관한 것이다.
산업용 로봇은 관절부에 감속기가 사용되고 있으며, 이 감속기의 성능에 따라 암의 궤적의 정확도 등이 크게 좌우된다. 따라서, 산업 로봇용 감속기는 성능이 떨어진 경우에 적절하게 교환되는 것이 중요하다. 그러나 산업 로봇용 감속기가 교환되는 경우, 그 산업 로봇용 감속기를 구비한 산업용 로봇이나, 그 산업용 로봇이 설치된 생산 라인이 정지되어야 한다. 여기서 산업 로봇용 감속기의 교환 시기를 파악하기 위해 산업 로봇용 감속기의 고장이 적절하게 예측되는 것은 대단히 중요하다.
종래, 산업 로봇용 감속기의 고장을 예측하는 기술로서, 감속기의 윤활유를 샘플링하여 그 철분농도를 자기적으로 검출하여, 검출된 철분농도에 따라 감속기의 고장을 예측하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본 특허 제4523977호 공보
그러나, 상기 종래의 기술은 감속기에서 윤활유를 빼내 철분양을 검출할 필요가 있어, 신속성이 떨어진다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 즉시 고장의 예측이 가능한 산업 로봇용 감속기를 제공하고자 한다.
본 발명의 산업 로봇용 감속기는, 감속기 본체와, 상기 감속기 본체의 윤활유의 열화를 검출하기 위한 윤활유 열화 센서를 구비하며, 상기 윤활유 열화 센서는 빛을 조사하는 발광 소자와, 입사된 빛의 색을 검출하는 컬러 수광 소자와, 상기 윤활유가 유입되기 위한 간극인 윤활유용 간극이 형성된 간극 형성 부재와, 상기 발광 소자, 상기 컬러 수광 소자, 및 상기 간극 형성 부재를 지지하는 지지 부재를 구비하며, 상기 간극 형성 부재는, 상기 발광 소자에 의해 조사되는 빛을 투과시키고, 상기 윤활유용 간극은, 상기 발광 소자에서 상기 컬러 수광 소자까지의 광로 상에 배치된 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의해, 윤활유 열화 센서는, 발광 소자에 의해 조사된 빛 중 윤활유용 간극에서 윤활유 중의 철분 등의 오염 물질에 의해 흡수되지 않은 파장의 빛에 대해 컬러 수광 소자에 의해 색을 감지하므로 감속기 본체의 윤활유 중 오염 물질의 색을 즉시 발견할 수 있다. 즉, 윤활유 열화 센서는 컬러 수광 소자가 감지한 색에 따라 감속기 본체의 윤활유 중의 오염 물질 종류 및 양을 즉시 파악 가능하게 할 수 있다. 따라서 본 발명의 산업 로봇용 감속기는 즉시 고장의 예측이 가능할 수 있다.
본 발명의 산업 로봇용 감속기의 상기 발광 소자는, 백색의 빛을 발하는 백색 LED라도 좋다.
이 구성에 의해, 윤활유 열화 센서는, 발광 소자가 예를 들면 LED 이외의 램프인 구성과 비교하여 소형화할 수 있다. 따라서 본 발명의 산업 로봇용 감속기는 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 산업 로봇용 감속기의 상기 간극 형성 부재는 상기 광로를 굴절시키는 반사면이 형성되어 있어도 좋다.
이 구성에 의해 윤활유 열화 센서는 발광 소자에서 컬러 수광 소자까지의 광로가 일직선인 구성과 비교하여, 발광 소자와 컬러 수광 소자를 근처에 배치하여 전체를 소형화할 수 있으며 윤활유 열화 센서는 간극 형성 부재가 윤활유용 간극을 형성하는 역할뿐 아니라, 광로를 굴절시키는 역할도 하여, 간극 형성 부재 대신 광로를 굴절하는 부재를 별도로 갖춘 구성과 비교하여 부품 개수를 줄일 수 있다. 따라서 본 발명의 산업 로봇용 감속기는 소형화할 수 있는 동시에 부품 개수를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 산업 로봇용 감속기의 상기 간극 형성 부재는, 상기 광로를 90도 굴절시킨 상기 반사면이 각각 형성된 2개의 직각 프리즘을 구비하여, 상기 2개의 직각 프리즘의 상기 반사면에 의해 상기 광로를 180도 굴절시키고, 상기 윤활유용 간극은 상기 2개의 직각 프리즘 사이에 형성되어 있어도 좋다.
이 구성에 의해 윤활유 열화 센서는 부품 개수가 적은 간단한 구성으로, 소형화할 수 있다. 따라서 본 발명의 산업 로봇용 감속기는 부품 개수가 적은 간단한 구성으로 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 산업 로봇용 감속기는 상기 광로의 적어도 일부를 둘러싸는 광로 둘레 부재를 구비하고, 상기 광로 둘레 부재는 빛의 반사를 방지하는 처리가 표면에 이루어져도 좋다.
이 구성에 의해, 윤활유 열화 센서는 불필요한 반사 빛을 컬러 수광 소자가 받는 것을 방지하므로 불필요한 반사 빛을 컬러 수광 소자가 받는 구성과 비교하여, 윤활유 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도를 향상할 수 있다. 따라서 본 발명의 산업 로봇용 감속기는 고장의 예측의 정밀도를 향상할 수 있다.
또한, 본 발명의 산업 로봇용 감속기의 상기 간극 형성 부재 중 상기 윤활유용 간극을 형성하는 면은, 발유 처리가 되어 있어도 좋다.
이 구성에 의해, 윤활유 열화 센서는, 윤활유에 윤활유용 간극을 쉽게 통과시키므로 윤활유가 윤활유용 간극에 막히기 쉬운 구성과 비교하여, 윤활유 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도를 향상할 수 있으며, 윤활유 열화 센서는 윤활유용 간극을 형성하는 면에 발유 처리가 되는 경우, 윤활유용 간극을 형성하는 면에 오염이 부착되기 어렵고, 윤활유 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도가 오염부착에 따라 낮아지는 것을 억제할 수 있다. 따라서 본 발명의 산업 로봇용 감속기는 고장의 예측의 정밀도를 향상할 수 있다.
본 발명의 산업용 로봇은, 암과, 상기 암의 관절부에 사용되는 감속기와, 상기 감속기의 윤활유의 열화를 검출하기 위한 윤활유 열화 센서를 갖추고 있으며, 상기 윤활유 열화 센서는 빛을 조사하는 발광 소자와, 입사된 빛의 색을 검출하는 컬러 수광 소자와, 상기 윤활유가 유입하기 위한 간극인 윤활유용 간극이 형성된 간극 형성 부재와, 상기 발광 소자, 상기 컬러 수광 소자 및 상기 간극 형성 부재를 지지하는 지지 부재를 구비하며, 상기 간극 형성 부재는, 상기 발광 소자에 의해 조사되는 빛을 투과시키고, 상기 윤활유용 간극은, 상기 발광 소자에서 상기 컬러 수광 소자까지의 광로 상에 배치된 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의해, 윤활유 열화 센서는, 발광 소자에 의해서 조사된 빛 중 윤활유용 간극에서 윤활유 중의 철분 등의 오염 물질에 의해 흡수되지 않은 파장의 빛에 대해 컬러 수광 소자를 통해 색을 감지하므로 감속기 본체의 윤활유 중 오염 물질의 색을 즉시 발견할 수 있다. 즉, 윤활유 열화 센서는 컬러 수광 소자가 감지한 색에 따라 감속기의 윤활유 중의 오염 물질 종류 및 양을 즉시 파악 가능하게 할 수 있다. 따라서 본 발명의 산업용 로봇은 즉시 고장의 예측을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 산업 로봇용 감속기는 즉시 고장의 예측을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관계된 산업용 로봇의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 산업용 로봇의 관절부의 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 윤활유 열화 센서의 정면도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 윤활유 열화 센서의 정면 단면도이다.
도 5의 (a)는 도 3에 나타낸 지지 부재의 정면도, 도 5의 (b)는 도 3에 나타낸 지지 부재의 정면 단면도이다.
도 6의 (a)는 도 3에 나타낸 지지 부재의 측면도, 도 6의 (b)는 도 3에 나타낸 지지 부재의 측면 단면도이다.
도 7의 (a)는 도 3에 나타낸 지지 부재의 평면도, 도 7의 (b)는 도 3에 나타낸 지지 부재의 저면도이다.
도 8의 (a)는 도 3에 나타낸 홀더의 정면도, 도 8의 (b)는 도 3에 나타낸 홀더의 정면 단면도이다.
도 9의 (a)는 도 3에 나타낸 홀더의 측면도, 도 9의 (b)는 도 3에 나타낸 홀더의 측면 단면도이다.
도 10의 (a)는 도 3에 나타낸 홀더의 평면도, 도 10의 (b)는 도 3에 나타낸 홀더의 저면도이다.
도 11은 도 4에 나타낸 백색 LED에서 RGB 센서까지의 광로를 나타낸 도면이다.
도 12의 (a)는 도 3에 나타낸 커버의 정면 단면도, 도 12의 (b)는 도 3에 나타낸 커버의 측면 단면도이다.
도 13의 (a)는 도 3에 나타낸 커버의 평면도, 도 13의 (b)는 도 3에 나타낸 커버의 저면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
먼저, 본 실시 형태에 관계된 산업용 로봇의 구성에 대해 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 관계된 산업용 로봇(100)의 측면도이다.
도 1과 같이, 산업용 로봇(100)은, 바닥, 천장 등의 설치 부분(900)에 장착된 부착부(111)와, 암(112~116)과, 부착부(111)와 암(112)을 연결하는 관절부 (120)와, 암(112)과 암(113)을 연결하는 관절부(130)와, 암(113)과 암(114)을 연결하는 관절부(140)와, 암(114)과 암(115)을 연결하는 관절부(150)와, 암(115)과 암 (116)을 연결하는 관절부(160)와, 암(116)과 도시하지 않은 핸드를 연결하는 관절부(170)를 구비한다.
도 2는 관절부(130)의 단면도이다. 또한 이하에서는 관절부(130)에 대해 설명하지만 관절부(120, 140~170)에 대해서도 마찬가지이다.
도 2와 같이, 관절부(130)는, 암(112)과 암(113)을 연결하는 본 발명의 산업 로봇용 감속기로서 감속기(131)와, 볼트(138a)에 의해 암(112)에 고정된 모터(138)와, 감속기(131)의 윤활유(131a)의 열화를 검출하기 위한 윤활유 열화 센서 (139a) 및 윤활유 열화 센서(139b)를 구비한다.
감속기(131)는, 감속기 본체(132)와, 감속기 본체(132)의 윤활유(131a)의 열화를 검출하기 위한 윤활유 열화 센서(137a) 및 윤활유 열화 센서(137b)를 구비한다.
감속기 본체(132)는, 볼트(133a)에 의해 암(112)에 고정된 케이스(133)와, 볼트(134a)에 의해 암(113)에 고정된 지지체(134)와, 모터(138)의 출력축에 고정된 톱니 바퀴(135a)와, 감속기(131)의 중심축 주위에 등간격으로 3개 배치된 톱니 바퀴(135a)와 맞물리는 톱니바퀴(135b)와, 감속기(131)의 중심축 주위에 등간격으로 3개 배치되어 톱니 바퀴(135b)에 고정된 크랭크 축(135c)과, 케이스(133)에 마련된 내 톱니 바퀴와 맞물리는 2개의 외 톱니 바퀴(136)를 구비한다.
지지체(134)는, 케이스(133)에 베어링(133b)을 통해 회전 가능하게 지지된다. 케이스(133)와 지지체(134) 사이에는, 윤활유(131a)의 누유를 방지하기 위한 실링 부재(133c)가 설치된다.
크랭크 축(135c)은, 지지체(134)에 베어링(134b)을 통해 회전 가능하게 지지되며, 외 톱니 바퀴(136)에 베어링(136a)을 통해 회전 가능하게 지지 된다.
윤활유 열화 센서(137a) 및 윤활유 열화 센서(137b)는, 케이스(133)에 고정된다. 윤활유 열화 센서(139a)는 암(112)에 고정된다. 윤활유 열화 센서(139b)는 암 (113)에 고정된다.
도 3은 윤활유 열화 센서(139a)의 정면도이다. 도 4는 암(112)에 장착된 상태에서의 윤활유 열화 센서(139a)의 정면 단면도이다. 또한 이하에서는 윤활유 열화 센서(139a)에 대해 설명하지만, 윤활유 열화 센서(137a, 137b, 139b) 등 윤활유 열화 센서(139a) 이외의 윤활유 열화 센서에 대해서도 마찬가지이다.
도 3 및 도 4와 같이, 윤활유 열화 센서(139a)는, 윤활유 열화 센서(139a)의 각 부품을 지지하는 알루미늄 합금제의 지지 부재(20)와, 지지 부재(20)에 나사(11)에 의해 고정된 알루미늄 합금제의 홀더(30)와, 홀더(30)에 유지된 간극 형성 부재(40)와, 지지 부재(20)에 나사(12)에 의해 고정된 회로 기판(51)을 구비한 전자 부품군(50)과, 지지 부재(20)에 나사(13)에 의해 고정된 알루미늄 합금제의 커버(60)를 구비한다.
간극 형성 부재(40)는, 2개의 유리 재질의 직각 프리즘(41,42)으로 구성되어, 윤활유(131a)가 유입하기 위한 간극인 윤활유용 간극(40a)이 2개의 직각 프리즘(41,42) 사이에 형성된다.
전자 부품군(50)은, 회로 기판(51)에 실장된 백색 LED(52)와, 회로 기판(51)에 실장된 RGB센서(53)와, 회로 기판(51)에 대해 백색LED(52) 및 RGB센서(53) 측과 반대측에 배치된 회로 기판(54)과, 회로 기판(51) 및 회로 기판(54)을 고정하는 복수의 기둥(55)과, 회로 기판(54)에 대해 회로 기판(51) 측과 반대 측에 배치된 회로 기판(56)과, 회로 기판(54) 및 회로 기판(56)을 고정하는 복수의 기둥(57)과, 회로 기판(54) 측과 반대 측에 회로 기판(56)에 실장된 커넥터(58)를 구비한다. 회로 기판(51), 회로 기판(54) 및 회로 기판(56)은 복수의 전자 부품이 실장된다. 또한 회로 기판(51), 회로 기판(54) 및 회로 기판(56)은 서로 전기적으로 연결된다.
윤활유 열화 센서(139a)는, 지지 부재(20)와 암(112) 사이로부터의 윤활유(131a)의 유출 방지를 하는 O링(14)과, 지지 부재(20)와 홀더(30) 사이로부터의 윤활유(131a)의 유출 방지를 하는 O링(15)을 구비한다.
도 5(a)는 지지 부재(20)의 정면도이다. 도 5(b)는 지지 부재(20)의 정면 단면도이다. 도 6(a)은 지지 부재(20)의 측면도이다. 도 6(b)은 지지 부재(20)의 측면 단면도이다. 도 7(a)은 지지 부재(20)의 평면도이다. 도 7(b)은 지지 부재(20)의 저면도이다.
도 3 ~ 도 7과 같이, 지지 부재(20)는, 암(112)의 나사공(112a)에 고정되기 위한 나사부(21)와, 암(112)의 나사공(112a)에 대해 나사부(21)가 회전하는 때에 공구에 의해 파지되기 위한 팔각형 모양의 공구 접촉부(22)와, 홀더(30)가 수납되는 홀더 수납부(23)를 구비한다. 또한 지지 부재(20)는 백색 LED(52)를 삽입하는 구멍(24)과, RGB센서(53)를 삽입한 구멍(25)과, 나사(11)가 삽입되기 위한 2개의 구멍(26)과, 나사(12)가 체결되기 위한 2개의 나사공(27)과, 나사(13)가 체결되기 위한 2개의 나사공(28)이 형성된다.
또한, 지지 부재(20)는, 회로 기판(51)을 통해 백색 LED(52)와 RGB센서(53)를 지지한다. 또한 지지 부재(20)는 홀더(30)를 통해 간극 형성 부재(40)를 지지한다.
도 8(a)은 홀더(30)의 정면도이다. 도 8(b)은 홀더(30)의 정면 단면도이다. 도 9(a)는 홀더(30)의 측면도이다. 도 9(b)는 홀더(30)의 측면 단면도이다. 도 10(a)는 홀더(30)의 평면도이다. 도 10(b)는 홀더(30)의 저면도이다. 도 11은 백색 LED(52)에서 RGB센서(53)까지의 광로(10a)를 나타낸 도면이다.
도 3, 도 4 및 도 8 ~ 도 11에서와 같이, 홀더(30)는, 직각 프리즘(41)이 수납되는 프리즘 수납부(31)와, 직각 프리즘(42)이 수납되는 프리즘 수납부(32)와, 백색 LED(52)가 수납되는 LED수납부(33)를 구비한다. 또한 홀더(30)는 RGB센서(53)용의 구멍(34)과, 프리즘 수납부(31) 및 LED수납부(33)를 연통한 구멍(35)과, 프리즘 수납부(32)와 구멍(34)을 연통한 구멍(36)과, 나사(11)가 체결되기 위한 2개의 나사공(37)과, O링(15)이 끼워지는 홈(38)과, 프리즘 수납부(31)에 직각 프리즘(41)을 고정하는 접착제가 구멍(35)으로 유입하는 것을 방지하기 위한 환형의 홈(39a)과, 프리즘 수납부(32)에 직각 프리즘(42)을 고정하는 접착제가 구멍(36)에 유입하는 것을 방지하기 위한 환형의 홈(39b)이 형성된다.
프리즘 수납부(31)는, 직각 프리즘(41)을 장착하는 2개의 벽(31a)을 구비하며, 벽(31a)에는 접착제에 의해 직각 프리즘(41)이 고정된다. 프리즘 수납부(32)는 직각 프리즘(42)을 장착하도록 2개의 벽(32a)을 구비하며, 벽(32a)에는 접착제에 의해 직각 프리즘(42)이 고정된다.
홀더(30)는, LED수납부(33), 구멍(35), 프리즘 수납부(31), 프리즘 수납부 (32), 구멍(36) 및 구멍(34)에 의해 백색 LED(52)에서 RGB센서(53)까지의 광로(10a)의 적어도 일부를 둘러싸는 것으로, 본 발명의 광로 둘레 부재를 구성한다.
홀더(30)는, 예를 들면 무광 검정 알루마이트 처리와 같이, 빛의 반사를 방지하는 처리가 표면에 덮여진다.
도 11에서와 같이, 간극 형성 부재(40)의 윤활유용 간극(40a)은, 백색 LED(52)에서 RGB센서(53)까지의 광로(10a) 상에 배치된다.
직각 프리즘(41,42)은, 백색 LED(52)에 의해 조사되는 빛을 투과시킨다. 직각 프리즘(41)은 백색 LED(52)에 의해 조사되는 빛이 입사하는 입사면(41a)과, 입사면(41a)에서 입사한 빛을 반사하고 빛의 진행 방향을 90도 굴절시키는 반사면(41b)과, 반사면(41b)에서 반사된 빛이 출사되는 출사면(41c)이 형성된다. 직각 프리즘(42)은 직각 프리즘(41)의 출사면(41c)으로부터 출사된 빛이 입사하는 입사면(42a)과, 입사면(42a)에서 입사한 빛을 반사하고 빛의 진행 방향을 90도 굴절시키는 반사면(42b)과, 반사면(42b)에 반사한 빛이 출사하는 출사면(42c)이 형성된다.
직각 프리즘(41)의 입사면(41a), 반사면(41b) 및 출사면(41c)과, 직각 프리즘(42)의 입사면(42a), 반사면(42b) 및 출사면(42c)은 광학 연마된다. 또한, 직각 프리즘(41)의 반사면(41b)과, 직각 프리즘(42)의 반사면(42b)은 알루미늄 증착 막이 형성된다. 그리고, 경도와 밀착력이 약한 알루미늄 증착 막을 보호하기 위해 SiO2막이 알루미늄 증착막 위에 추가로 형성된다.
광로(10a)는, 직각 프리즘(41)의 반사면(41b)에서 90도 굴절되고, 직각 프리즘(42)의 반사면(42b)에서도 90도 굴절된다. 즉 광로(10a)는 간극 형성 부재(40)에 의해 180도 굴절된다.
직각 프리즘(41)의 출사면(41c)과, 직각 프리즘(42)의 입사면(42a)과 거리, 즉 윤활유용 간극(40a)의 길이는, 예를 들면 1mm이다. 윤활유용 간극(40a)의 길이가 너무 짧은 경우, 윤활유(131a) 중 오염 물질이 윤활유용 간극(40a)을 적절하게 통과하기 어려워, 윤활유(131a) 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도가 떨어진다. 한편 윤활유용 간극(40a)의 길이가 너무 긴 경우, 백색 LED(52)에서 조사된 빛이 윤활유용 간극(40a) 내의 윤활유(131a) 중 오염 물질에 의해 너무 흡수되어 RGB센서(53)까지 닿기 어려워, 역시 윤활유(131a) 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도가 떨어진다. 따라서 윤활유용 간극(40a)의 길이는 윤활유(131a) 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도가 높아지도록 적절하게 설정되는 것이 바람직하다.
백색 LED(52)는, 백색의 빛을 발하는 전자 부품으로, 본 발명의 발광 소자를 구성한다. 백색 LED(52)로서 예를 들면, 니치아 화학 공업 주식 회사 제품의 NSPW500GS-K1이 사용되어도 좋다.
RGB센서(53)는, 입사된 빛의 색을 검출하는 전자 부품으로, 본 발명의 컬러 수광 소자를 구성한다. RGB센서(53)로서 예를 들면, 하마마츠 포토닉스 주식 회사 제품의 S9032-02가 사용되어도 좋다.
도 4와 같이, 커넥터(58)는, 윤활유 열화 센서(139a)의 외부 장치의 커넥터 (95)가 연결되어, 외부 장치에서 커넥터(95)를 통해 전력이 공급되는 동시에 윤활유 열화 센서(139a)의 검출 결과를 전기 신호로서 커넥터(95)를 통해 외부의 장치로 출력하게 된다.
도 12(a)는 커버(60)의 정면 단면도이다. 도 12(b)는 커버(60)의 측면 단면도이다. 도 13(a)는 커버(60)의 평면도이다. 도 13(b)는 커버(60)의 저면도이다.
도 3, 도 4, 도 12 및 도 13에서와 같이, 커버(60)는 커넥터(58)가 삽입되는 구멍(61)과, 나사(13)가 삽입되기 위한 2개의 구멍(62)이 형성된다.
커버(60)는, 예를 들면 무광 검정 알루마이트 처리와 같이, 빛의 반사를 방지하는 처리가 표면에 덮여 있다.
다음으로, 윤활유 열화 센서(139a)의 조립 방법에 대해 설명한다. 아울러, 이하에서는 윤활유 열화 센서(139a)에 대해 설명하지만, 윤활유 열화 센서(137a, 137b, 139b)등 윤활유 열화 센서(139a) 이외의 윤활유 열화 센서에 대해서도 마찬가지이다.
우선, 홀더(30)의 프리즘 수납부(31) 중, 직각 프리즘(41)의 입사면(41a)과 접촉하는 면으로서 홈(39a)의 외주측의 면과, 직각 프리즘(41)의 면 중 프리즘 수납부(31)의 2개의 벽(31a)과 각각 접촉하는 2개의 면에 접착제가 도포되어 그 접착제에 의해 프리즘 수납부(31)에 직각 프리즘(41)이 고정된다. 또한 홀더(30)의 프리즘 수납부(32) 중 직각 프리즘(42)의 출사면(42c)과 접촉하는 면으로서 홈(39b)의 외주측의 면과, 직각 프리즘(42)의 면 중 프리즘 수납부(32)의 2개의 벽(32a)과 각각 접촉하는 2개의 면에 접착제가 도포되어, 그 접착제에 의해 프리즘 수납부(32)에 직각 프리즘(42)이 고정된다. 또한, 홀더(30)의 LED수납부(33)에 백색 LED(52)가 접착제에 의해 고정된다.
다음으로, O링(15)이 설치된 홀더(30)가, O링(14)이 장착된 지지 부재(20)의 홀더 수납부(23)에 나사(11)에 의해 고정된다.
다음으로, 회로 기판(51), RGB센서(53), 커넥터(58) 등, 백색 LED(52)를 제외한 각종 전자 부품이 미리 조립된 전자 부품군(50)이 지지 부재(20)에 나사(12)에 의해 고정되고 백색 LED(52)가 회로 기판(51)에 땜납에 의해 고정된다.
마지막으로, 커버(60)가 지지 부재(20)에 나사(13)에 의해 고정된다.
다음으로, 암(112)에 대한 윤활유 열화 센서(139a)의 설치 방법에 대해 설명한다. 아울러, 이하에서는 윤활유 열화 센서(139a)에 대해 설명하지만, 윤활유 열화 센서(137a, 137b, 139b) 등 윤활유 열화 센서(139a) 이외의 윤활유 열화 센서에 대해서도 마찬가지이다.
우선 지지 부재(20)의 공구 접촉부(22)가 공구에 의해 파지되고, 암(112)의 나사공(112a)에 지지 부재(20)의 나사부(21)가 체결되는 것에 의해 암(112)에 윤활유 열화 센서(139a)가 고정된다.
그리고, 윤활유 열화 센서(139a)의 외부 장치의 커넥터(95)가 커넥터(58)에 접속된다.
다음으로, 산업용 로봇(100)의 동작에 대해 설명한다.
우선, 관절부(130)의 동작에 대해 설명한다. 아울러 이하에서는 관절부(130)에 대해 설명하지만 관절부(120,140~170)에 대해서도 마찬가지이다.
관절부(130)의 모터(138)의 출력 축이 회전되면, 모터(138) 회전력은 감속기 (131)에 의해 감속되고, 감속기(131)의 케이스(133)에 고정된 암(112)에 대해, 감속기(131)의 지지체(134)에 고정된 암(113)을 동작한다.
다음으로, 윤활유 열화 센서(139a)의 동작에 대해 설명한다. 아울러, 이하에서는, 윤활유 열화 센서(139a)에 대해 설명하지만, 윤활유 열화 센서(137a, 137b, 139b) 등 윤활유 열화 센서(139a) 이외의 윤활유 열화 센서에 대해서도 마찬가지이다.
윤활유 열화 센서(139a)는 커넥터(58)를 통해 외부의 장치로부터 공급되는 전력에 의해 백색 LED(52)에서 백색의 빛을 발한다.
그리고, 윤활유 열화 센서(139a)는, RGB센서(53)에 의해 받은 빛의 RGB의 색상별의 광량을 전기 신호로서 커넥터(58)를 통해 외부의 장치로 출력한다.
아울러 윤활유 열화 센서(139a)는, RGB센서(53) 이외의 센서를 별도로 탑재하고 있어도 좋다. 예를 들면, 윤활유 열화 센서(139a)는 윤활유(131a)의 온도를 감지하는 온도 센서가 전자 부품군(50)에 포함된 경우에는 온도 센서에 의해 감지된 온도도 전기 신호로서 커넥터(58)를 통해 외부의 장치로 출력할 수 있다.
이상에서 설명한 것처럼, 윤활유 열화 센서(139a) 등의 각 윤활유 열화 센서는 백색 LED(52)에 의해 조사된 백색의 빛 중 윤활유용 간극(40a)에서 윤활유(131a) 중 오염 물질에 의해 흡수되지 않은 파장의 빛에 대해 RGB센서(53)에 의해 색을 감지하므로 감속기(131)의 윤활유(131a) 중 오염 물질의 색을 즉시 발견할 수 있다. 즉, 각 윤활유 열화 센서는 RGB센서(53)에서 감지한 색에 따라 감속기 (131)의 윤활유(131a) 중의 오염 물질 종류 및 양을 컴퓨터 등의 외부 장치에 의해 즉시 특정 가능하게 할 수 있다. 따라서 감속기(131) 등의 각 감속기 및 산업용 로봇 (100)은 즉시 고장의 예측이 가능할 수 있으며, 각 윤활유 열화 센서는 RGB센서(53)에 의해 감지한 색에 따라 윤활유 중의 오염 물질 종류 및 양을 특정하는 전자 부품이 전자 부품군(50)에 포함되어도 좋다.
윤활유(131a)에는 마찰 면의 마찰을 저감하기 위한 MoDTC, MoDTP등의 유기 몰리브덴 등의 마찰 저감제, 마찰 면의 열화를 억제하는 성능인 극압성을 향상시키기 위한 SP계열 첨가제 등의 극압 첨가제, 슬러지의 발생이나 부착을 억제하기 위한 Ca술폰산 등의 분산제 등의 각종 첨가제가 첨가되는 경우가 있다. 이들 첨가제는 윤활유(131a)의 열화와 함께, 침강하여 윤활유(131a)에서 분리된다. 즉, 윤활유(131a) 중의 첨가제의 감소량은 각 감속기 및 산업용 로봇(100)의 고장의 예측에 활용될 수 있다. 각 윤활유 열화 센서는 윤활유(131a) 중인 철분의 양뿐만이 아니라, 윤활유(131a)에 첨가된 각종 첨가제의 감소에 따른 기본 윤활유의 열화도나 슬러지 등의 오염 물질의 증가를 검출한 색에 따라 특정할 수 있다. 따라서 각 감속기 및 산업용 로봇(100)은 철분농도만을 기준으로 감속기의 고장을 예측하는 기존의 기술과 비교하여 고장의 예측의 정밀도를 향상할 수 있다.
또한, 각 윤활유 열화 센서는, 발광 소자가 백색의 빛을 발하는 백색 LED 이기 때문에, 발광 소자가 예를 들면 LED 이외의 램프인 구성과 비교하여, 소형화할 수 있다. 따라서 각 감속기 및 산업용 로봇(100)은 소형화할 수 있으며 본 발명의 발광 소자는 백색 LED 이외의 것이어도 좋다. 예를 들면, 발광 소자는 LED 이외의 램프라도 좋다. 또한 발광 소자에는 적색 LED 또는 LED 이외의 붉은 램프와 녹색 LED 또는 LED 이외의 녹색 램프와 청색의 LED 또는 LED 이외의 파란 색의 램프를 구비하여, 그 LED 또는 LED 이외의 램프에서 조사되는 색상별의 빛을 합성하여 백색의 빛을 발하는 것이라도 좋다.
또한, 각 윤활유 열화 센서는, 간극 형성 부재(40)에 광로(10a)를 굴절하는 반사면(41b,42b)이 형성되므로, 백색 LED(52)에서 RGB센서(53)까지의 광로(10a)가 일직선인 구성과 비교하여 백색 LED(52) 및 RGB센서(53)를 근처에 배치하여 전체를 소형화할 수 있으며, 각 윤활유 열화 센서는 간극 형성 부재(40)가 윤활유용 간극(40a)을 형성하는 역할뿐 아니라 광로(10a)를 굴절하는 역할도 있어, 간극 형성 부재(40) 대신에 광로(10a)를 굴절시키는 부재를 별도로 구비한 구성과 비교하여 부품 개수를 줄일 수 있다. 따라서 각 감속기 및 산업용 로봇(100)은 소형화할 수 있는 동시에 부품 개수를 줄일 수 있다.
특히, 각 윤활유 열화 센서는, 광로(10a)를 90도 굴절하는 반사면(41b,42b)이 각각 형성된 2개의 직각 프리즘(41,42)에 의해 간극 형성 부재(40)가 구성되어 있어, 2개의 직각 프리즘(41,42)의 반사면(41b,42b)에 의해 광로(10a)를 180도 굴절하고, 2개의 직각 프리즘(41,42) 사이에 윤활유용 간극(40a)이 형성된 구성이기 때문에, 부품 개수가 적은 간단한 구성으로 소형화할 수 있다. 따라서 각 감속기 및 산업용 로봇(100)은 부품 개수가 적은 간단한 구성으로 소형화할 수 있다.
또한 각 윤활유 열화 센서는, 광로(10a)의 적어도 일부를 둘러싸는 홀더(30)를 구비하며, 빛의 반사를 방지하는 처리가 홀더(30)의 표면에 이루어지는 구성이기 때문에 불필요한 반사 광선을 RGB센서(53)가 받는 것을 방지할 수 있다. 따라서 각 윤활유 열화 센서는 불필요한 반사 광선을 RGB센서(53)가 받는 구성과 비교하여 윤활유(131a) 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도를 향상할 수 있다. 따라서 각 감속기 및 산업용 로봇(100)은, 고장의 예측의 정밀도를 향상할 수 있다.
또한, 각 윤활유 열화 센서는, 간극 형성 부재(40) 중 윤활유용 간극(40a)을 형성하는 면, 즉 직각 프리즘(41)의 출사면(41c) 및 직각 프리즘(42)의 입사면(42a)에 발유 처리가 되어 있어도 좋다. 각 윤활유 열화 센서는 직각 프리즘(41)의 출사면(41c) 및 직각 프리즘(42)의 입사면(42a)에 발유 처리가 되는 경우, 윤활유(131a)에 윤활유용 간극(40a)을 쉽게 통과시키므로, 윤활유(131a)가 윤활유용 간극(40a)에 막히기 쉬운 구성과 비교하여, 윤활유(131a) 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도를 향상할 수 있으며, 각 윤활유 열화 센서는 직각 프리즘(41)의 출사면(41c) 및 직각 프리즘(42)의 입사면(42a)에 발유 처리가 되는 경우, 직각 프리즘(41)의 출사면(41c) 및 직각 프리즘(42)의 입사면(42a)이 오염부착이 어렵고, 윤활유(131a) 중 오염 물질의 색의 검출 정밀도가 오염부착에 의해 낮아지는 것을 억제할 수 있다. 따라서 각 감속기 및 산업용 로봇(100)은, 고장 예측의 정밀도를 향상할 수 있다.
아울러, 각 윤활유 열화 센서는, 백색 LED(52) 및 RGB센서(53)의 배치가 본 실시 형태에서 설명한 배치 이외의 배치를 하고 있어도 좋다. 예를 들면, 각 윤활유 열화 센서는 백색 LED(52)에서 RGB센서(53)까지의 광로(10a)가 일직선으로 있어도 좋다.
또한, 각 윤활유 열화 센서는, 직각 프리즘 이외의 구성에 의해 광로(10a)를 굴절시키도록 되어 있어도 좋다.
또한, 각 윤활유 열화 센서는, 전력 공급 수단으로, 예를 들면, 전지 등의 배터리를 사용하고, 외부 장치로의 검출 결과 출력 수단으로서, 예를 들어 무선 통신을 사용해도 좋다.
또한, 윤활유 열화 센서의 설치 위치는 본 실시 형태에서 나타낸 위치뿐만 아니라 산업용 로봇(100)의 용도 등에 맞춰 적절하게 설정되는 것이 바람직하다.
이 출원은, 일본 특허출원, 특허출원 2010-269097(출원일 2010년 12월 2일) 및 특허출원 2011-3853(출원일 2011년 1월 12일)에 근거하는 것이며, 이들 내용은 모두 여기에 참조로 포함된다.
본 발명의 산업 로봇용 감속기는, 즉시 고장의 예측을 가능하게 할 수 있다.
10a 광로
20 지지 부재
30 홀더(광로 둘레 부재)
40 간극 형성 부재
40a 윤활유용 간극
41 직각 프리즘
41b 반사면
41c 출사면(윤활유용 간극을 형성하는 면)
42 직각 프리즘
42a 입사면(윤활유용 간극을 형성하는 면)
42b 반사면
52 백색 LED(발광 소자)
53 RGB센서(칼라 수광 소자)100산업용 로봇
112~116 암
120,130,140,150,160,170 관절부
131 감속기(산업 로봇용 감속기)
131a 윤활유
132 감속기 본체
137a, 137b, 139a, 139b 윤활유 열화 센서

Claims (7)

  1. 감속기 본체, 및
    상기 감속기 본체의 윤활유의 열화를 검출하기 위한 윤활유 열화 센서를 구비하며,
    상기 윤활유 열화 센서는, 광을 발생하는 발광 소자와, 수광된 광의 색을 검출하는 컬러 수광 소자와, 상기 윤활유가 유입하기 위한 간극인 윤활유용 간극이 형성된 간극 형성 부재와, 상기 발광 소자, 상기 컬러 수광 소자 및 상기 간극 형성 부재를 지지하는 지지 부재를 구비하고,
    상기 간극 형성 부재는, 상기 발광 소자에 의해 발생되는 광을 투과시키고,
    상기 윤활유용 간극은, 상기 발광 소자로부터 상기 컬러 수광 소자까지의 광로 상에 배치되고,
    상기 간극 형성 부재는, 상기 발광 소자에 의해 발생되는 광을 투과시키는 입사면과, 상기 입사면으로부터 입사된 광의 진행 방향을 90도 굴절시키는 반사면과, 상기 반사면에서 반사된 광이 출사되는 출사면을 각각 포함하는 2 개의 직각 프리즘이고, 상기 2 개의 직각 프리즘의 반사면에 의해 광로를 180도 굴절시키며,
    상기 윤활유용 간극은, 상기 2 개의 직각 프리즘 중 어느 하나의 직각 프리즘의 상기 출사면과 다른 하나의 직각 프리즘의 상기 입사면과의 사이에 형성되고,
    상기 직각 프리즘의 각각은, 상기 지지 부재에 의해 지지된 홀더의 2 개의 벽에 삽입된 것을 특징으로 하는 산업 로봇용 감속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 소자는, 백색 광을 발생하는 백색 LED인 것을 특징으로 하는 산업 로봇용 감속기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광로의 적어도 일부를 둘러싸는 광로 둘레 부재를 구비하고,
    상기 광로 둘레 부재는, 광의 반사를 방지하는 처리가 표면에 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업 로봇용 감속기.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간극 형성 부재 중 상기 윤활유용 간극을 형성하는 면은, 발유 처리가 된 것을 특징으로 하는 산업 로봇용 감속기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광로 상에 있어서의 상기 발광 소자와 상기 간극 형성 부재와의 사이가 제 1의 공간이고,
    상기 광로 상에 있어서의 상기 수광 소자와 상기 간극 형성 부재와의 사이가 제 2의 공간이며,
    상기 지지 부재는, 상기 간극 형성 부재가 접착제에 의해 접착된 면을 구비하고,
    상기 지지 부재가 구비한 상기 면은, 상기 제 1 공간의 개구인 제 1 개구와, 상기 제 2 공간의 개구인 제 2 개구를 가지며, 또한, 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구의 적어도 하나의 개구 주위에 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 산업 로봇용 감속기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 공간은, 제 1 구멍이고,
    상기 제 2 공간은, 제 2 구멍인 것을 특징으로 하는 산업 로봇용 감속기.
  7. 암,
    상기 암의 관절부에 사용되는 감속기, 및
    상기 감속기의 윤활유의 열화를 검출하기 위한 윤활유 열화 센서를 구비하고,
    상기 윤활유 열화 센서는, 광을 발생하는 발광 소자와, 입사된 광의 색을 검출하는 컬러 수광 소자와, 상기 윤활유가 유입되는 간극인 윤활유용 간극이 형성된 간극 형성 부재와, 상기 발광 소자, 상기 컬러 수광 소자 및 상기 간극 형성 부재를 지지하는 지지 부재를 구비하고,
    상기 간극 형성 부재는, 상기 발광 소자에 의해 발생되는 광을 투과시키고,
    상기 윤활유용 간극은, 상기 발광 소자로부터 상기 컬러 수광 소자까지의 광로 상에 배치되며,
    상기 간극 형성 부재는, 상기 발광 소자에 의해 발생되는 광을 투과시키는 입사면과, 상기 입사면으로부터 입사된 광의 진행방향을 90도 굴절시키는 반사면과, 상기 반사면에서 반사된 광이 출사되는 출사면을 각각 포함하는 2개의 직각 프리즘이며, 상기 2개의 직각 프리즘의 반사면에 의해 광로를 180도 굴절시키고,
    상기 윤활유용 간극은, 상기 2개의 직각 프리즘 중 어느 하나의 직각 프리즘의 상기 출사면과 다른 하나의 직각 프리즘의 상기 입사면과의 사이에 형성되며,
    상기 직각 프리즘의 각각은, 상기 지지부재에 의해 지지된 홀더의 2개의 벽에 삽입된 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
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