KR20190078107A

KR20190078107A - 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치

Info

Publication number: KR20190078107A
Application number: KR1020170179847A
Authority: KR
Inventors: 이기범; 김형준; 이홍래
Original assignee: 재단법인경북테크노파크
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-04
Also published as: KR102062963B1

Abstract

본 발명은 무선전력전송 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원 공급부에서 전동 조립부 또는 진단센서 등으로 전원을 공급하기 위한 전원 케이블을 제거하고, 회전축과 함께 회전하는 회전형 무선수전부 하부의 모든 경로 상에 산업용 로봇의 베이스에 고정된 상태로 전원 공급부로부터 전원을 공급받는 고정형 무선급전부를 설치하여, 회전축이 회전하면서 로봇 팔과 전동 조립부가 어느 위치에 있든지 상관없이 그 위치에서 자기공진 또는 자기유도 방식에 의해 무선으로 전력을 공급받을 수 있게 함으로써, 산업용 로봇을 구동함에 있어 발생될 수 있는 선 꼬임의 문제를 근본적으로 해결할 수 있게 한 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치에 관한 것이다.

Description

산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치{Wireless power transmission device for anti-torsion of wire in an industrial robot}

일반적으로 산업용 로봇은 정밀하고 정교한 반복 작업이 요청되는 현대 산업에서 많은 역할을 수행하고 있으며, 자동차를 비롯한 각종 제품을 제조하는 여러 공정에서의 중요성도 날로 높아지고 있다.

이러한 산업용 로봇은 여러 방향으로 움직일 수 있는 로봇 팔(arm)과, 상기 로봇 팔의 말단에 결합되어 있으며 작업을 위한 조립이나 이송 등의 동작을 수행하는 공구(tool)인 전동 조립부로 구성되며, 로봇 팔의 움직임에 의해 공정이 필요한 제품이 있는 곳으로 전동 조립부를 이동시키거나 공정이 수행된 제품을 배출하게 되는바 공정이 수행되는 동안 많은 회전운동이 필요하게 된다.

그러나, 종래의 산업용 로봇은 도 1에 도시된 바와 같이, 바닥면에 고정되어 있는 베이스(10)와, 고정된 베이스의 상부에 회전 가능하도록 설치되어 있는 회전축(20)과, 상기 회전축과 함께 움직이도록 로봇 팔을 고정시키는 축 연결부(30)와, 상기 축 연결부에 의해 일단이 연결되어 회전축의 움직임에 따라 함께 회전하는 로봇 팔(40)과, 상기 로봇 팔의 타단에 연결되어 있어 로봇 팔과 함께 회전하면서 위치를 변경하고 변경된 위치에서 정해진 작업을 수행하는 전동 조립부(50)를 포함하여 구성됨이 일반적이다.

이러한 산업용 로봇의 경우, 로봇 팔과 회전축의 구동을 위한 전원뿐만 아니라, 실제 작업을 수행할 수 있도록 전동 조립부에도 전원을 공급해야 하는바, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 베이스(10) 상부에 전원 공급부(100)를 설치한 후, 상기 전원 공급부(100)에서 회전축에 구비된 정류부(400)에 이르도록 연결된 전원 케이블(60)을 구비함으로써, 전동 조립부(50)에도 전원을 공급할 수 있도록 구성되곤 하였다.

그러나, 이와 같이 회전축에 연결된 전원 케이블(60)에 의해 전동 조립부(50)로 전원을 공급할 경우, 로봇 팔의 움직임을 위해 회전축이 시계방향이나 반시계방향으로 반복적으로 회전할 경우 전원 케이블(60)이 꼬이게 되어서 회전축(20)이 회전할 수 있는 회전반경에 일정한 제한을 받게 되는 문제점이 있었다. 즉, 회전축이 회전하는 동안 일정한 길이를 갖는 전원 케이블은 시계방향이나 반시계방향으로 감기게 되어, 360°를 넘는 회전이 이루어질 경우 전원 케이블이 회전축에 감기거나 꼬이게 되므로, 이를 방지하기 위해서는 회전축의 회전 반경을 제한할 수 밖에 없었다.

이처럼 종래의 산업용 로봇은 제한된 회전반경 내에서만 회전이 이루어져야 했는바, 360°이상 회전해야 할 경우 회전했던 방향의 반대방향으로 다시 돌아가는 역회전이 이루어져야 하였고, 이러한 역회전은 로봇 팔이 이동하기 위해 소요되는 시간과 전력의 소모를 증가시키게 되므로 작업시간의 증가와 작업효율 저하를 초래할 수 밖에 없었다.

그에 따라, 종래에는 대한민국 등록특허 제10-1431334호에 개시된 바와 같이, 회전운동부에 센서를 장착한 상태에서 연속 회전운동을 하더라도 센서용 케이블의 꼬임을 방지할 수 있는 선꼬임 방지 회전운동 장치나, 대한민국 등록특허 제10-1261986호에 개시된 바와 같이 이중 모드로 줄꼬임 구동을 할 수 있는 듀얼 모드 줄꼬임 액츄에이터 등이 제안되기도 하였다.

그러나, 이러한 종래의 기술들의 경우에도 전원공급을 위한 전원 케이블이 구비되어 있으므로, 회전축의 회전이 반복될수록 선 꼬임의 위험성이 증가하게 되는 것을 피하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 산업용 로봇을 이용한 작업과 공정이 다양해지고 복잡해짐에 따라, 산업용 로봇을 이용한 작업이 진행되는 동안 360°를 넘는 회전축의 반복적인 회전이 이루어지더라도, 전원 공급을 위해 필요한 선이 꼬이게 되는 위험성을 근본적으로 해결할 수 있게 한 새로운 장치에 대한 필요성은 더욱 높아지고 있다 할 것이다.

대한민국 등록특허 제10-1431334호 대한민국 등록특허 제10-1261986호

본 발명은 전원 공급부에서 전동 조립부 또는 진단센서 등으로 전원을 공급하기 위한 전원 케이블을 제거하고, 회전축과 함께 회전하는 회전형 무선수전부 하부의 모든 경로 상에 산업용 로봇의 베이스에 고정된 상태로 전원 공급부와 연결된 고정형 무선급전부를 설치하여, 회전축이 회전하면서 로봇 팔과 전동 조립부가 어느 위치에 있든지 상관없이 그 위치에서 자기공진 또는 자기유도 방식에 의해 무선으로 전력을 공급받을 수 있게 함으로써, 산업용 로봇을 구동함에 있어 발생될 수 있는 선 꼬임의 문제를 근본적으로 해결할 수 있게 한 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치는,

바닥면에 고정되어 있는 베이스와, 고정된 베이스의 상부에 회전 가능하도록 설치되어 있는 회전축과, 상기 회전축에 일단이 연결되어 회전축의 움직임에 따라 함께 회전하는 로봇 팔과, 상기 로봇 팔의 타단에 연결되어 로봇 팔과 함께 회전하면서 위치를 변경하고 변경된 위치에서 정해진 작업을 수행하는 전동 조립부를 포함하는 산업용 로봇의 전력전송 장치에서,

상기 회전축의 외측 저면을 둘러싸듯이 상기 베이스에 고정 설치되어 있으며, 전원 공급부에 전기적으로 연결되어 공급받는 전원에 의해 자기장을 발생시키는 고정형 무선급전부; 상기 고정형 무선급전부로부터 일정 거리 이격된 위치에서 상기 회전축의 외주면에 연장 설치되어 있으며, 회전축과 함께 회전하면서 상기 고정형 무선급전부에서 발생된 자기장에 의해 전원을 무선 공급받는 회전형 무선수전부; 및 상기 회전형 무선수전부에 전기적으로 연결되어 상기 회전축의 일측에 설치되어 있으며, 무선 공급받은 전원을 정류하여 상기 전동 조립부로 전송하는 정류부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 고정형 무선급전부는 회전축과 함께 회전하는 회전형 무선수전부의 회전경로상의 하부에 위치함으로써, 상기 회전형 무선수전부가 어느 위치에 있던지 그 하부에 이격된 상태로 위치하고 있는 고정형 무선급전부에서 발생된 자기장에 의해 전력이 유기되어 무선전력전송이 이루어질 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정형 무선급전부는, 통형 베이스의 외주면을 감싸는 원형의 급전코일로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 급전코일은, 절연체로 이루어져 상기 통형 베이스의 외주면에 구비된 적어도 하나 이상의 급전 고정부에 의해 상기 통형 베이스의 외주면으로부터 일정거리 이격된 상태로 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 급전코일은, 일 측이 절곡되어 폐쇄된 루프 구조를 형성하는 하나의 급전코일이 상기 전원 공급부의 양 단자에 연결되어 전류의 흐름을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전형 무선수전부는, 상기 회전축과 함께 회전하도록 상기 회전축의 외주면에 설치되되, 상기 급전코일의 수직 상부에 위치하도록 회전축의 외벽으로부터 일정 거리 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 수전코일은, 상기 급전코일과 수평한 방향으로 둥글게 말려 있는 원형의 나선구조로 형성된 것으로 스파이럴 또는 헤리컬 구조를 가질 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수전코일은, 상기 회전축의 외주면에서 아래를 향하여 수직하게 절곡 형성된 절연체로 이루어져, 일단이 상기 회전축의 외주면에 설치되고 타단이 상기 회전형 무선수전부에 연결되어 있는 수전 고정부에 의해 상기 회전축 외주면에 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전원 공급부에서 전동 조립부 또는 진단센서 등으로 전원을 공급하기 위한 전원 케이블을 제거하고, 회전축과 함께 회전하는 회전형 무선수전부의 하부의 모든 경로 상에 전원 공급부로부터 전원을 공급받으며 베이스에 고정되어 있는 고정형 무선급전부를 설치하여, 회전축이 회전하면서 로봇 팔과 전동 조립부가 어느 위치에 있든지 상관없이 자기공진 또는 자기유도 방식에 의해 무선으로 전력을 공급받을 수 있게 함으로써, 산업용 로봇을 구동함에 있어 발생될 수 있는 선 꼬임의 문제를 근본적으로 해결한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 선 꼬임의 우려가 없어 로봇 팔을 이용하여 작업할 수 있는 작업 반경의 제한을 제거하여 360° 전 영역에 걸쳐 빠르게 작업을 수행할 수 있게 함으로써, 산업용 로봇의 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 산업용 로봇에서 회전축과 전동 조립부에 전원공급이 이루어지는 연결구조를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치의 측면도.
도 4는 본 발명에 따라 무선전력전송이 이루어지는 고정형 무선급전부와 회전형 무선수전부의 구조를 나타내는 배면도.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치의 측면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치는, 바닥면에 고정되어 있는 베이스(10)와, 고정된 베이스의 상부에 회전 가능하도록 설치되어 있는 회전축(20)과, 상기 회전축에 일단이 연결되어 회전축의 움직임에 따라 함께 회전하는 로봇 팔(40)과, 상기 로봇 팔의 타단에 연결되어 로봇 팔과 함께 회전하면서 위치를 변경하고 변경된 위치에서 정해진 작업을 수행하는 전동 조립부(50)를 포함하는 산업용 로봇의 전력전송 장치에서, 상기 회전축의 외측 저면을 둘러싸듯이 상기 베이스에 고정 설치되어 있으며 전원 공급부에 전기적으로 연결되어 공급받는 전원에 의해 자기장을 발생시키는 고정형 무선급전부(200)와, 상기 고정형 무선급전부로부터 일정 거리 이격된 위치에서 상기 회전축의 외주면에 연장 설치되어 있으며 회전축과 함께 회전하면서 상기 고정형 무선급전부에서 발생된 자기장에 의해 전원을 무선 공급받는 회전형 무선수전부(300)와, 상기 회전형 무선수전부에 전기적으로 연결되어 상기 회전축의 일측에 설치되어 있으며 무선 공급받은 전원을 정류하여 상기 전동 조립부로 전송하는 정류부(400)를 포함하여 구성된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치는, 전원 공급부(100)와 정류부(400) 사이에 전원을 공급하는 수단으로서, 선 꼬임을 유발할 수 있는 전원 케이블을 제거하고, 고정형 무선급전부(200)와 회전형 무선급전부(300) 상호간의 무선전력전송에 의해 전원이 공급될 수 있게 함으로써, 360° 이상의 회전축 회전을 제한하던 선 꼬임 발생의 가능성을 근본적으로 차단할 수 있도록 구성된다.

그에 따라, 이하에서는 회전축의 선 꼬임을 방지할 수 있는 무선전력전송을 위해 채택한 고정형 무선급전부(200)와 회전형 무선급전부(300)의 구성을 중심으로 상세히 설명하며, 이를 제외한 산업용 로봇의 다른 구성들은 통상적인 산업용 로봇의 구성과 크게 다르지 않고, 도시된 형태에 제한됨이 없이 다양하게 이루어질 수 있는 바 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 전원 공급부(100)는, 외부의 상용전원을 공급받아 상기 고정형 무선급전부로 공급하기 위한 것으로서, 상기 베이스(10)에 안정적으로 설치된 상태로 상기 고정형 무선급전부(200)에 일단이 연결되도록 구성된다.

이때, 상기 전원 공급부(100)는 전원 케이블과 같은 유선 연결 없이 무선상에서 상기 전동 조립부(50)로 전원을 공급하게 되는바, 상기 전원 공급부(100)는 수백 KHz 대의 주파수를 갖는 고주파 신호를 발생시켜 상기 고정형 무선급전부(200)로 공급하도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 전원 공급부(100)에서 발생되는 고주파 신호의 주파수는 상기 고정형 무선급전부(200)와 회전형 무선급전부(300)에 이루어지는 무선전력전송의 방식에 따라 60KHz, 6.78MHz 등 다양한 주파수의 값을 갖도록 생성될 수 있음은 물론이다.

무선전력전송을 위해 상기 베이스(10)에 설치되어 있는 상기 고정형 무선급전부(200)와 상기 회전축(20)에 설치되어 회전형 무선수전부(300)는, 회전축(20)의 회전 경로 하부에서 베이스(10)에 고정되어 있는 급전코일과 그로부터 일정거리 이격된 상부에서 회전축(20)과 함께 회전하는 수전코일로 각각 구성되어 로봇 팔과 그에 연결된 전동 조립부가 회전축의 회전경로 중 어느 곳에 있던지 전기적인 접촉 없이 무선으로 전력을 전송받을 수 있게 하고자 하는 것인바, 수 mm 이내의 근접거리에서만 무선전력전송이 가능한 자기유도방식뿐만 아니라, 수십 cm 이내의 비교적 먼 거리에서도 무선전력전송이 가능한 자기공진방식으로도 구현될 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 고정형 무선급전부(200)는, 상기 전원 공급부(100)로부터 고주파 신호를 공급받아 자기장을 발생시킬 수 있도록 상기 베이스(10)에 고정 설치되어 있는 급전코일로 구성된다.

이러한 상기 고정형 무선급전부(200)는, 회전축과 함께 회전하며 위치가 변하게 되는 상기 회전형 무선수전부(300)가 어느 곳에 있던지 전원을 공급받을 수 있도록, 상기 회전축(20)의 외측 저면을 둘러싸는 경로 하부에서 상기 베이스(10)에 고정 설치되어 이루어진다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(10)를, 산업용 로봇을 설치할 수 있도록 바닥면에 안정적으로 고정되어 있는 넓은 판형의 지상 베이스(12)와, 하부가 상기 지상 베이스의 상면에 고정 설치되어 있고 상부에 상기 회전축이 설치되는 원통형 지상 베이스(14)로 구성하고, 상기 고정형 무선급전부(200)는 상기 원통형 지상 베이스(14)의 외주면을 감싸는 대략 원형의 급전코일로 형성하도록 구성될 수 있다.

이와 같이 상기 고정형 무선급전부(200)가 원통형 지상 베이스(14)의 외주면을 감싸도록 설치됨으로써, 상기 회전축이 회전하여 어느 위치에 있던지 그 하부에 있는 고정형 무선급전부로부터 전원을 공급받을 수 있게 된다.

이때, 상기 원통형 지상 베이스는 고정형 무선급전부를 설치하기 위한 일 예일 뿐인바, 도 2에 도시된 형상에 제한되지 않고, 고정형 무선급전부를 이루는 급전코일이 외주면에 설치될 수 있는 다양한 통형상의 베이스로 구성될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 고정형 무선급전부(200)는, 상기 원통형 지상 베이스의 외주면으로부터 일정거리 이격된 상태로 설치되되, 움직임을 최소화할 수 있도록 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상의 절연체로 이루어진 급전 고정부(210)에 의해 상기 원통형 지상 베이스(14)의 외주면에 고정된 상태로 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 상기 고정형 무선급전부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전원 공급부(100)의 일단자에 연결된 급전코일이 원통형 지상 베이스(14)의 외주면을 둘러싼 후 절곡되어 다시 반대방향으로 원통형 지상 베이스의 외주면(14)을 둘러싸면서 상기 전원 공급부(100)의 타단자에 연결됨으로써, 일 측이 절곡되어 폐쇄된 루프 구조를 형성하는 하나의 급전코일이 상기 전원 공급부의 양 단자에 연결되어 전류의 흐름을 형성하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원통형 지상 베이스의 외주면을 둘러싸면서 회전축의 회전 경로를 따라 루프 구조 등을 형성하게 되는 상기 급전코일은 PCB 형태의 도선으로 구성될 수 있음은 물론, 원통형 구리 타입이나, 리츠 와이어 타입의 구조로 구성될 수도 있게 된다.

이와 같이 PCB 형태를 포함하는 다양한 타입의 급전코일이 회전축의 회전 경로를 따라 형성된 루프 구조 등의 다양한 구조로 이루어진 상기 고정형 무선급전부를 통하여 상기 전원 공급부에서 공급되는 고주파 신호가 지속적으로 흐르면서 그 주변에 자기장을 발생할 수 있게 된다.

상기 회전형 무선수전부(300)는, 로봇 팔(40)의 움직임을 위해 상기 회전축(20)과 함께 회전하면서 어느 위치에 있던지 상기 고정형 무선급전부(200)에서 발생된 자기장에 의해 전원을 무선 공급받을 수 있도록, 상기 회전축(20)의 외주면으로부터 이격 설치되어 있는 수전코일로 구성된다.

이때, 상기 급전코일(200)에서 발생된 자기장이 수전코일(300)을 교차하면서 교차된 자기장에 의해 전력을 유기할 수 있도록, 상기 수전코일(300)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 고정형 무선급전부를 이루는 급전코일(200)과 수평한 방향으로 둥글게 말려 있는 원형의 나선구조로 구성되는 스파이럴 구조 또는 헤리컬 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 수전코일에서 수신하게 되는 전력량에 따라, 상기 수전코일은 PCB 형태의 도선으로 구성될 수 있음은 물론, 원통형 구리 타입이나, 리츠 와이어 타입 등의 구조로 구성될 수도 있게 된다.

이와 같이 상기 급전코일에 흐르는 고주파 신호에 의해 발생된 자기장이 수전코일과 교차하면서 상기 수전코일에 유기된 전력은, 상기 수전코일(300)에 전기적으로 연결되어 있는 정류부(400)로 전달되게 된다.

상기 수전코일(300)에서 유기된 후 정류부(400)로 전달된 전력은 상기 정류부(400)에서 직류 전압으로 정류된 후 상기 로봇 팔(40)에 연결되어 있는 전동 조립부(50)로 공급되어 전동 조립부의 구동이 가능하게 된다.

또한, 상기 정류부(400)에서 정류된 직류 전원은 상기 회전축에 구비된 다양한 진단 센서를 구동하기 위한 전원으로 공급될 수 있음은 물론, 상기 로봇 팔의 위치를 변경하기 위해 회전축을 회전시키는 축 회전모터의 전원으로 공급될 수도 있게 된다.

이러한 상기 회전형 무선수전부(300)는, 상기 회전축(20)의 외주면에서 아래를 향하여 수직하게 절곡 형성된 절연체로 이루어져 일단이 상기 회전축의 외주면에 설치되고 타단이 상기 회전형 무선수전부에 연결되어 있는 수전 고정부(310)에 의해 상기 회전축(20) 외주면에 고정 설치되도록 구성된다.

이와 같이, 상기 회전형 무선수전부(300)는 상기 고정형 무선급전부(200)로부터 수 mm 또는 수 십 cm 이상 이격된 상태로 설치됨으로써, 상기 회전축의 회전이 전원공급을 위한 전원 케이블 등에 의해 제한받지 않게 하면서도, 고정형 무선급전부에서 발생된 자기장에 의해 회전형 무선수전부에 전력이 유기되게 함으로써, 로봇 팔(40)이 회전축(20)의 회전경로 중 어느 위치에 있더라도 안정적으로 전원을 공급받아 전동 조립부(50)를 구동할 수 있게 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축이 회전함에 따라 함께 회전하는 회전형 무선수전부(300)의 회전경로상의 하부에 고정형 무선급전부(200)가 위치하게 됨으로써, 회전형 무선수전부(300)가 어느 위치에 있던지 그 하부에 이격된 상태로 위치하고 있는 고정형 무선급전부(200)에서 발생된 자기장에 의해 전력이 유기될 수 있게 된다.

이때, 상기 회전형 무선수전부를 이루는 수전코일은 고정형 무선급전부를 이루는 급전코일과 동일한 공진 주파수를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기 수전코일은 최소화된 크기를 갖도록 감은 회수를 구현하고, 정확한 주파수 공진점은 콘텐서를 직렬 또는 병렬로 연결하여 구현할 수 있게 된다. 물론, 상기 수전코일의 감은 회수를 최대화하여 별도의 콘덴서를 사용하지 않도록 구현할 수도 있게 된다.

이와 같이 상기 고정형 무선급전부와 회전형 무선수전부는 직렬 또는 병렬 콘덴서를 더 포함할 수 있으며, 이러한 직렬 또는 병렬 콘덴서에 의해 구현되는 적절한 커패시턴스는 공진 주파수 형성에 이용될 수 있게 된다. 이때, 콘덴서는 가변 콘덴서로 구성되어 다양한 가변 공진 주파수를 생성하는데 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 고정형 무선급전부를 이루는 급전코일(200)에 표시된 바와 같이, 상기 전원 공급부(100)에서 공급되는 전류가 내측 라인을 통해 화살표 방향을 따라 공급된 후 외측 라인을 통해 다시 전원 공급부(100)로 들어오게 함으로써 고주파 신호가 급전코일을 흐르게 된다. 그에 따라, 급전코일(200)을 이루고 있는 내측 라인과 외측 라인에서는 각각 반대방향으로 전류가 흐르게 되므로 이러한 전류에 의해 생성되는 자기장이 상쇄되지 않고 정상적으로 발생할 수 있게 된다.

이와 같이 회전축(20)과 함께 회전하는 회전형 무선수전부를 이루는 수전코일(300)이 위치할 수 있는 경로상의 하부에 설치되어 있는 고정형 무선급전부(200)에 흐르는 전류에 의해 발생된 자기장은 그 상부에서 인접한 임의의 위치에 있는 회전형 무선수전부(300)를 교차하면서 전압을 유기할 수 있게 된다.

이처럼 상기 고정형 무선급전부(200)에서 발생된 자기장에 의해 상기 회전형 무선수전부(300)에서 유기된 전압은 정류부(400)로 전달되어 일정한 값의 직류전압으로 정류된 후, 전동 조립부나 회전축이나 로봇 팔의 축 회전모터, 또는 진단센서 등으로 전달되어 전력을 공급할 수 있게 된다.

그에 따라, 로봇 팔이 연결되어 있는 회전축이 임의의 위치로 이동하여 작업을 마치고 다음 작업을 위해 회전축이 다시 회전해야 할 경우, 선 꼬임의 걱정 없이 360° 이상 회전할 수 있으므로 그 위치에서 임의의 방향으로 임의의 각도만큼 회전할 수 있게 되어, 로봇 팔의 회전 경로를 최소화하면서 전력 공급의 중단 없는 작업을 수행할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100 : 전원공급부
200 : 고정형 무선급전부(급전코일) 210 : 급전 고정부
300 : 회전형 무선수전부(수전코일) 310 : 수전 고정부
400 : 정류부

Claims

바닥면에 고정되어 있는 베이스와, 고정된 베이스의 상부에 회전 가능하도록 설치되어 있는 회전축과, 상기 회전축에 일단이 연결되어 회전축의 움직임에 따라 함께 회전하는 로봇 팔과, 상기 로봇 팔의 타단에 연결되어 로봇 팔과 함께 회전하면서 위치를 변경하고 변경된 위치에서 정해진 작업을 수행하는 전동 조립부를 포함하는 산업용 로봇의 전력전송 장치에서,
상기 회전축의 외측 저면을 둘러싸듯이 상기 베이스에 고정 설치되어 있으며, 전원 공급부에 전기적으로 연결되어 공급받는 전원에 의해 자기장을 발생시키는 고정형 무선급전부;
상기 고정형 무선급전부로부터 일정 거리 이격된 위치에서 상기 회전축의 외주면에 연장 설치되어 있으며, 회전축과 함께 회전하면서 상기 고정형 무선급전부에서 발생된 자기장에 의해 전원을 무선 공급받는 회전형 무선수전부; 및
상기 회전형 무선수전부에 전기적으로 연결되어 상기 회전축의 일측에 설치되어 있으며, 무선 공급받은 전원을 정류하여 상기 전동 조립부로 전송하는 정류부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치.
제1항에 있어서,
상기 고정형 무선급전부는 회전축과 함께 회전하는 회전형 무선수전부의 회전경로상의 하부에 위치함으로써, 상기 회전형 무선수전부가 어느 위치에 있던지 그 하부에 이격된 상태로 위치하고 있는 고정형 무선급전부에서 발생된 자기장에 의해 전력이 유기되어 무선전력전송이 이루어질 수 있게 한 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치.
제2항에 있어서,
상기 고정형 무선급전부는, 통형 베이스의 외주면을 감싸는 원형의 급전코일로 형성되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치.
제3항에 있어서,
상기 급전코일은, 절연체로 이루어져 상기 통형 베이스의 외주면에 구비된 적어도 하나 이상의 급전 고정부에 의해 상기 통형 베이스의 외주면으로부터 일정거리 이격된 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치.
제4항에 있어서,
상기 급전코일은, 일 측이 절곡되어 폐쇄된 루프 구조를 형성하는 하나의 급전코일이 상기 전원 공급부의 양 단자에 연결되어 전류의 흐름을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전형 무선수전부는, 상기 회전축과 함께 회전하도록 상기 회전축의 외주면에 설치되되, 상기 급전코일의 수직 상부에 위치하도록 회전축의 외벽으로부터 일정 거리 이격되어 있는 수전코일로 형성되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치.
제6항에 있어서,
상기 수전코일은, 상기 급전코일과 수평한 방향으로 둥글게 말려 있는 원형의 나선구조로 형성된 것으로 스파이럴 또는 헤리컬 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치.
제7항에 있어서,
상기 수전코일은, 상기 회전축의 외주면에서 아래를 향하여 수직하게 절곡 형성된 절연체로 이루어져, 일단이 상기 회전축의 외주면에 설치되고 타단이 상기 회전형 무선수전부에 연결되어 있는 수전 고정부에 의해 상기 회전축 외주면에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전축 선 꼬임 방지가 가능한 무선전력전송 장치.