KR20190104363A - 로봇 아암의 하니스 접속 구조, 및 다관절 용접 로봇 - Google Patents

Abstract

하니스 접속 구조는 제 1 아암(35)과, 제 1 아암(35)에 아암 관절부(49)를 거쳐서 기단측이 회전 가능하게 연결된 제 2 아암(37)과, 제 1 아암(35)의 선단부로부터 연장 설치되고, 아암 관절부(49)에서 아암 내부로 도입되는 하니스(55)를 구비한다. 제 1 아암(35)의 선단부는 하니스(55)의 길이 방향 일방측을 보지하는 하니스 보지부를 갖는다. 아암 관절부(49)는 하니스(55)의 길이 방향 타방측을 아암 관절부(49) 내에 고정하는 하니스 고정부(59)를 가지며, 하니스 고정부(59)는 하니스(55)를 제 2 아암(37)의 길이방향 축으로부터 제 1 아암(35)의 선단부측으로 경사져서 배치하고 있다.

Description

로봇 아암의 하니스 접속 구조, 및 다관절 용접 로봇

본 발명은 로봇 아암의 하니스 접속 구조, 및 다관절 용접 로봇에 관한 것이다.

아크 용접용의 용접 토치를 다관절 로봇에 의해 이동 가능하게 지지하는 다관절 용접 로봇이 알려져 있다(특허문헌 1, 2 참조). 이 다관절 용접 로봇은, 복수의 아암이 구동축을 거쳐서 연결된 다관절 로봇에 의해, 아암 선단부에 장착된 용접 토치를, 임의의 자세로 공간 좌표의 임의의 위치에 이동시키도록 구성된다. 예를 들면, 6축 로봇의 경우, 선회부(제 1 구동축), 하부 아암(제 2 구동축) 및 상부 아암(제 3 구동축)으로 이루어지는 기본 3축을 포함한 적어도 6자유도를 갖는 다관절 로봇의 각 축을 이용하여, 용접 토치의 선단을 사전결정된 용접선을 따라 이동시킨다.

일본 특허 제 5715198 호 공보 일본 특허 제 4142304 호 공보

그런데, 다관절 로봇의 아암끼리는, 아암 구동용의 모터의 전원선이나 신호선 등의 각종의 케이블류를 묶는 하니스가 관절부 부근의 아암 외측에서, 일방의 아암으로부터 타방의 아암을 향해 배치된다. 이러한 다관절 로봇의 각 아암은, 가동 범위가 넓어질수록 토치 자세의 자유도가 높아지기 때문에, 로봇의 원점 자세로부터의 정회전 방향은 물론, 역회전 방향에 대한 가동 범위도 넓게 설계된다.

그러나, 아암이 역회전 방향으로 구동되는 경우, 아암에 접속되어 있는 하니스의 굽힘 반경이, 국소적으로 하니스의 허용 굽힘 반경보다 작은 굽힘 반경으로 되는 경우가 생긴다. 또한, 뒤틀림에 의한 외력이 하니스에 부하(負荷)되거나, 하니스가 아암 사이에 개재되거나 한다. 그 때문에, 아암 외측의 하니스를 아암 내로 도입하는 개구부는, 아암끼리를 연결하는 아암 관절부로부터 떨어트려서 배치되어야 한다. 그러나, 아암 관절부가, 아암 구동용의 모터를 내장하고 있는 경우에는, 모터에 의한 구동 부재 등이 배치되는 부위에 개구부를 마련할 수 없고, 개구부는 모터 구동에 영향을 받지 않는 고정 부위에 배치할 필요가 있다. 그래서, 개구부의 배치 스페이스를 확보하기 위해서, 아암 관절부를 모터의 배치 위치로부터 벗어난 관절 중심으로부터 멀어진 위치까지 연장시키게 된다. 그 결과, 아암 관절부가 대형화하여, 아암 관절부의 중량이 증대해서 구동 시에 있어서의 진동의 발생 원인이 된다. 예를 들어, 6축 로봇의 경우, 하부 아암과 상부 아암을 연결하는 아암 관절부에는, 상부 아암의 제 3 구동축을 회전 구동하는 모터와, 손목 선회용의 제 4 구동축을 회전 구동하는 모터가 함께 수용되는 것이 있다. 그 경우, 하니스의 배선을 위해서 아암 관절부의 대형화는 피할 수 없다.

그래서, 본 발명은 하니스의 굽힘 반경의 축소나 아암끼리의 간섭을 일으키는 일 없이, 아암 관절부를 작게 할 수 있는 로봇 아암의 하니스 접속 구조, 및 다관절 용접 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양은 제 1 아암과, 상기 제 1 아암의 선단부에, 아암 관절부를 거쳐서 기단측이 회전 가능하게 연결된 제 2 아암과, 상기 제 1 아암의 상기 선단부로부터 연장 설치되고, 상기 제 2 아암의 상기 아암 관절부에서 아암 내부로 도입되는 하니스를 구비하고, 상기 제 1 아암의 상기 선단부는 상기 하니스의 길이 방향 일방측을 보지하는 하니스 보지부를 갖고, 상기 아암 관절부는 상기 하니스의 길이 방향 타방측을 상기 아암 관절부 내에 고정하는 하니스 고정부를 가지며, 상기 하니스 고정부는 상기 하니스를 상기 제 2 아암의 길이방향 축으로부터 상기 제 1 아암의 선단부측으로 경사져서 배치되어 있는 로봇 아암의 하니스 접속 구조이다.

이 로봇 아암의 하니스 접속 구조에 의하면, 하니스가 아암 관절부에 제 2 아암의 길이방향 축으로부터 제 1 아암의 선단측으로 경사져서 고정되기 때문에, 제 1 아암, 제 2 아암이 구동된 경우에, 하니스가 작은 곡률 반경으로 만곡하는 것이나, 아암 사이에 개재되어 큰 전단력이 부하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 아암 관절부 내로의 하니스 도입 위치를, 아암끼리를 연결하는 관절축에 더욱 근접시킬 수 있다. 이에 의해, 아암 관절부를 제 2 아암의 길이 방향으로 단축할 수 있어서, 아암 관절부의 경량화가 도모되고, 아암 구동 시의 진동의 발생이 억제된다.

또한, 상기 하니스는 상기 하니스 고정부에 의해 경사져서 생기는 만곡이, 상기 하니스의 허용 굽힘 반경 이상이며, 상기 하니스의 만곡 내측 표면에 대한 곡률 반경의 원호 라인의 직경 방향 내측에, 상기 제 1 아암의 선단부가 배치되는 것이 바람직하다.

이 로봇 아암의 하니스 접속 구조에 의하면, 상부 아암이 어떠한 자세여도, 하니스의 굽힘에 의해 생기는 손상을 방지할 수 있다. 또한, 만일 하니스가 허용 굽힘 반경에까지 만곡된 경우에서도, 하니스와 하부 아암의 선단부의 간섭을 피할 수 있다.

또한, 상기 제 1 아암은 제 1 스토퍼부를 갖고, 상기 제 2 아암은 상기 제 2 아암의 회전 방향 전방에서 상기 제 1 스토퍼부에 충돌하는 제 2 스토퍼부와, 상기 제 1 아암의 상기 선단부로부터 연장 설치된 상기 하니스가 상기 아암 관절부 내에 도입되는 개구부를 가지며, 상기 제 2 스토퍼부는 상기 개구부보다 상기 회전 방향 전방에 배치되는 것이 바람직하다.

이 로봇 아암의 하니스 접속 구조에 의하면, 아암이 구동되었을 때에, 제 1 스토퍼와 제 2 스토퍼 사이에 하니스가 개재되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 하니스는 상기 제 2 아암을 회전 구동하는 모터에 접속되는 도전선(導電線)이 내삽(內揷)되는 것이 바람직하다.

이 로봇 아암의 하니스 접속 구조에 의하면, 모터에 접속되는 신호선이나 전원선 등의 도전선이, 작은 곡률 반경으로 만곡되는 일 없이 하니스 내에 수용되어, 장기에 걸쳐서 도전선을 확실히 보호할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 태양은 상기의 로봇 아암의 하니스 접속 구조를 갖는 다관절 용접 로봇이다.

이 다관절 용접 로봇에 의하면, 아암 관절부가 경량화되어 진동의 발생이 억제되기 때문에 고정밀한 용접을 실행된다.

또한, 상기 다관절 용접 로봇에 있어서, 베이스 상에 연직 방향에 따른 제 1 구동축 주위로 선회 가능하게 마련된 선회부와, 상기 선회부에 수평 방향에 따른 제 2 구동축을 거쳐서 기단부가 연결된 상기 제 1 아암과, 상기 제 1 아암의 선단부에, 상기 제 2 구동축과 평행한 제 3 구동축 주위로 회전 가능하게 연결된 상기 제 2 아암을 구비해도 좋다.

이 다관절 용접 로봇에 의하면, 관성력이 생기기 쉬운 제 3 구동축을 갖는 제 2 아암의 아암 관절부를 소형 경량화할 수 있어서, 모터 구동에 기인하는 엔드 이펙터(end effector)측에서의 진동 발생을 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 하니스의 굽힘 반경의 축소나 아암끼리의 간섭을 일으키는 일 없이 아암 관절부를 작게 할 수 있다.

도 1은 용접 시스템의 전체 구성도,
도 2는 다관절 용접 로봇의 일례를 도시하는 외관 사시도,
도 3은 도 2에 도시하는 다관절 용접 로봇의 구동축을 모식적으로 도시하는 설명도,
도 4는 하부 아암과 상부 아암이 연결되는 아암 관절부의 확대 사시도,
도 5는 도 4의 아암 관절부의 상시도(上視圖),
도 6은 상부 아암이 용접 로봇의 원점 자세로부터 역회전 방향으로 구동되는 모습을 도시하는 사시도,
도 7은 도 6의 V1 방향에서 바라본 하부 아암 및 상부 아암의 사시도,
도 8은 상부 아암의 하부 아암에 대한 각 회전 위치에 있어서의 하니스 고정부의 개구부의 위치 관계를 도시하는 설명도,
도 9는 참고 예로서 도시하는 도 8의 V2 방향에서 바라본 하부 아암과 상부 아암의 모식적인 하시도,
도 10은 본 구성의 하니스 접속 구조에 있어서의 도 8의 V2 방향에서 바라본 하부 아암과 상부 아암의 모식적인 하시도.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 용접 시스템의 전체 구성도이다.

용접 시스템(100)은 다관절 용접 로봇(11)과, 제어 장치(13)와, 용접 전원(15)과, 교시(敎示) 컨트롤러(17)를 구비한다. 다관절 용접 로봇(이후, 용접 로봇으로 약칭함)(11)의 선단축에는, 엔드 이펙터(19)가 접속된다. 본 구성의 엔드 이펙터(19)는 용접 토치(21)를 갖는 토치 지지부(23)이다. 또한, 엔드 이펙터(19)로서는, 토치 지지부(23) 외에, 용접 토치를 위빙 동작시키는 2축 위버나, 절단기 등의 다른 툴도 채용할 수 있다.

제어 장치(13)는 교시 컨트롤러(17)로부터 입력된 교시 데이터에 근거하여, 용접 로봇(11)을 구동한다. 이 제어 장치(13)는, CPU가 ROM나 RAM, 하드 디스크 등의 기억부에 기억된 프로그램을 읽어들여서 실행하는 것에 의해, 용접 시스템(100)의 각 부의 제어를 실시하는 컴퓨터 장치이다.

용접 토치(21)의 선단에는, 플럭스 코어드 와이어(flux cored wire), 솔리드 와이어 등의 소모식 전극인 용접 와이어(20)가, 와이어 팩(14)으로부터 도시되지 않은 와이어 송급 장치에 의해서 조출(繰出)되는 것에 의해 공급된다. 용접 전원(15)은 전원 케이블(16)을 통해서 용접 토치(21) 및 워크(W)와 접속된다. 용접 토치(21)에는, 제어 장치(13)로부터의 지령에 의해서, 용접 로봇(11) 내에 배치된 파워 케이블을 통해서 용접 전류가 공급된다. 또한, 용접 토치(21)에는 쉴드 가스가 공급되어, 용접 시의 대기의 권입(卷入)을 보호한다. 또한, 용접 토치(21)에는 토치 냉각용의 냉각수도 공급된다.

제어 장치(13)는 용접 로봇(11)을 구동하여, 용접 토치(21)를 용접 위치로 이동시킨다. 또한, 제어 장치(13)는 용접 와이어(20)의 선단과 워크(W) 사이에 용접 전원(15)으로부터의 용접 전류를 공급하여, 쉴드 가스 분위기로 된 용접 토치(21)의 선단의 용접 와이어(20)와 워크(W) 사이에 아크를 발생시킨다. 그리고, 아크를 발생시키면서, 용접 로봇(11)을 용접 토치(21)가 미리 교시한 궤적 대로 이동하도록 구동한다. 이에 의해, 워크(W)가 용접된다.

다음에, 용접 시스템(100)의 용접 로봇(11)의 구성에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 용접 로봇의 일례를 도시하는 외관 사시도, 도 3은 도 2에 도시하는 용접 로봇의 구동축을 모식적으로 도시하는 설명도이다.

여기서 도시하는 용접 로봇(11)은 일반적인 6개의 구동축을 갖는 6축 로봇이다. 용접 로봇(11)은 여기서 예시하는 6축 로봇의 이외에도, 예를 들면, 7축 로봇이나, 다른 구성의 다축 로봇이어도 좋다.

용접 로봇(11)은 베이스(31)와, 베이스(31) 상에서 연직 방향을 따른 제 1 구동축(S1) 주위로 선회 가능하게 마련된 선회부(33)와, 수평 방향을 따른 제 2 구동축(S2)을 거쳐서 일단부가 선회부(33)와 연결되고, 제 2 구동축(S2) 주위로 회전 가능한 하부 아암(제 1 아암)(35)을 구비한다. 게다가, 용접 로봇(11)은 하부 아암(35)의 타단부에 제 2 구동축과 평행한 제 3 구동축(S3)을 거쳐서 접속된 상부 아암(제 2 아암)(37)과, 상부 아암(37)에 마련되고, 제 4 구동축(S4)에 의해 아암 축선 주위로 회전 가능한 손목 선회부(39)와, 손목 선회부(39)에 제 5 구동축(S5)을 거쳐서 접속되는 손목 굽힘부(41)와, 손목 굽힘부(41)의 선단에 제 6 구동축(S6)을 갖고 접속되는 손목 회전부(43)를 구비한다. 이들 하부 아암(35), 상부 아암(37) 및 손목 선회부(39), 손목 굽힘부(41), 손목 회전부(43)는, 다관절 아암을 구성한다.

다관절 아암의 최선단축이 되는 손목 회전부(43)의 제 6 구동축(S6)과, 용접 토치(21) 사이에는, 전술의 토치 지지부(23)가 배치된다.

용접 로봇(11)의 제 1 구동축(S1) 내지 제 6 구동축(S6)은 각각 도시하지 않는 서보모터 등의 구동 모터에 의해 구동된다. 이들 구동 모터는, 각각 제어 장치(13)(도 1 참조)로부터 구동 신호가 입력되어, 각 구동축의 회전 각도가 제어된다. 이에 의해, 용접 토치(21)가 X, Y, Z 공간에서 소망한 자세로 위치 결정 가능하게 되어 있다.

도 4는 하부 아암(35)과 상부 아암(37)이 연결되는 아암 관절부(49)의 확대 사시도, 도 5는 도 4의 아암 관절부(49) 상시도이다.

하부 아암(35)의 선단부(51)에 고정된 제 3 구동축(S3)이 되는 축체(도시되지 않음)에는, 상부 아암(37)의 기단부(53)의 아암 관절부(49)가 지지된다. 아암 관절부(49)는 상부 아암(37)을, 제 3 구동축(S3) 주위로 구동하는 S3 모터(도시되지 않음)와, 상부 아암(37)의 선단측을 제 4 구동축(S4) 주위로 구동하는 S4 모터가 내장된, 1개의 블록체로서 구성된다. 즉, 상부 아암(37)은 기단측의 아암 관절부(49)와, 아암 관절부(49)에 제 4 구동축(S4) 주위로 회전 가능하게 지지되고, 선단부에 손목 선회부(39)가 장착된 회전축부(45)를 갖고 구성된다.

하부 아암(35)의 선단부(51)로부터 상부 아암(37)의 아암 관절부(49)까지의 아암 외측에는, 하니스(55)가 마련된다. 하니스(55)는 하부 아암(35)의 선단부(51)에서 아암 내측으로부터 아암 외측으로 도출되고, 상부 아암(37)의 기단측의 아암 관절부(49)에서 아암 외측으로부터 아암 내부로 도입된다. 이 하니스(55)는, 외표부가 보호관으로 이루어지고, 보호관 내에 S3 모터 및 S4 모터로의 신호선이나 전원선 등 각종의 도전선이 내삽된다. 또한, 하니스(55)는 하부 아암(35)의 외측에 배치되어 있어도 좋고, 어느 경우도 하부 아암(35)의 선단부(51)로부터 상부 아암(37)을 향해 연장 설치된다.

하니스(55)의 길이 방향 일방측은, 하부 아암(35)의 선단부(51)에 있어서의 제 3 구동축(S3)의 축방향에 관해서, 아암 관절부(49)가 배치된 측과 반대의 외측면(47)을 따라 배치되고, 하부 아암(35)의 선단부(51)에 마련된 하니스 보지부(57)에 보지된다. 하니스 보지부(57)는 도시 예와 같이 하부 아암(35)의 하우징에 마련된 개구여도 좋고, 하부 아암(35)의 외측면(47)에 마련된 결속대 등의 지지 부재여도 좋다. 하니스 보지부(57)는 하니스(55)를, 하부 아암(35)의 길이 방향으로 조출 및 축퇴(縮退)를 가능하게, 하부 아암(35)의 선단부(51)에서 보지한다.

하니스(55)의 길이 방향 타방측은, 아암 관절부(49)에 형성된 하니스 고정부(59)에 고정된다. 하니스 고정부(59)는 제 3 구동축(S3)의 직경 방향 외측을 향해 돌출된 환상 벽부(61)와, 환상 벽부(61)의 정상면을 덮는 커버부(63)를 갖는다. 환상 벽부(61)의, 제 3 구동축(S3)의 축방향에 관해서 하부 아암(35)측이 되는 대향 벽부(65)에는, 하니스(55)를 아암 외측으로부터 하니스 고정부(59) 내로 도입하는 개구부(67)가 형성된다. 하니스 고정부(59) 내에서는, 개구부(67)로부터 내부로 도입된 하니스(55)의 선단이 고정구(69)에 의해 장착면(71)에 고정된다. 또한, 커버부(63)는 도시하지 않는 나사 등의 체결 부재에 의해 환상 벽부(61)에 고정된다.

도 5에 도시되는 바와 같이, 하니스(55)는 상부 아암(37)의 선단부로부터 기단부(53)측을 향해, 상부 아암(37)의 길이방향 축(제 4 구동축(S4))으로부터 경사각(α)으로 경사져서 아암 관절부(49) 내로 삽입된다. 삽입된 하니스(55)의 선단은, 하니스 고정부(59)의 장착면(71)에 길이방향 축으로부터 경사진 자세로 고정된다. 바꿔 말하면, 하니스(55)는 아암 관절부(49)의 개구부(67)로부터 삽입되고, 상부 아암(37)의 길이방향 축으로부터 하부 아암(35)의 선단부(51)측으로 경사각(α)으로 경사져서 배치되어 있다.

도 6은 상부 아암(37)이 용접 로봇(11)의 원점 자세(도면 중 점선으로 나타냄)로부터 역회전 방향으로 구동되는 모습을 도시하는 사시도, 도 7은 도 6의 V1 방향에서 바라본 하부 아암(35) 및 상부 아암(37)의 사시도이다.

상기의 하니스 접속 구조를 갖는 아암 관절부(49)와 하니스(55)에 의하면, 하니스(55)는 아암 관절부(49)로부터 상부 아암(37)의 역회전 방향의 후방을 향해 연장되도록 된다. 그 때문에, 상부 아암(37)이 원점 자세로부터 역회전 방향으로 약 -180°의 반전 위치로 구동되어도, 하니스(55)는 국소적으로 작은 곡률 반경으로 만곡하는 일 없이, 하부 아암(35)의 선단부(51)로부터 매끄러운 커브를 그리며 아암 관절부(49)의 하니스 고정부(59)까지 배치된다.

그런데, 종래의 하니스 접속 구조에 있어서는, 하니스 고정부(59)의 대향 벽부(65)(도 5 참조)에 하니스(55)가 수직으로 도입되어 있었다. 그 때문에, 상부 아암(37)이 역회전 방향으로 구동된 경우, 하니스(55)가 Z형으로 뒤틀리고, 국소적으로 작은 곡률 반경으로 만곡하여 있었다. 그러나, 본 구성의 하니스 접속 구조에 의하면, 하부 아암(35)으로부터 아암 관절부(49)까지의 영역의 하니스(55)가 회전 이동 방향을 따라 배치되고, 도 7에 도시되는 바와 같이, Z형으로 변형하는 등의 하니스(55)의 뒤틀림이 경감된다. 또한, 상부 아암(37)이 정회전 방향으로 구동되어도, 하니스(55)에 국소적으로 작은 만곡이 생기지 않는다.

또한, 본 구성의 용접 로봇(11)은 도 2에 도시되는 바와 같이, 하부 아암(35)과 상부 아암(37)이, 상부 아암(37)의 하부 아암(35)에 대한 가동 범위를 결정하는 제 1 스토퍼부(73), 제 2 스토퍼부(75), 제 3 스토퍼부(77)(도 4 참조)를 갖는다. 제 1 스토퍼부(73)는 하부 아암(35)에 마련된다. 제 2 스토퍼부(75)는 아암 관절부(49)에 마련되고, 제 3 구동축(S3)을 중심으로 하는 상부 아암(37)의 역회전 방향 전방에서 제 1 스토퍼부(73)에 충돌한다. 또한, 제 3 스토퍼부(77)는 아암 관절부(49)에 마련되고, 상부 아암(37)의 정회전 방향 전방에서 제 1 스토퍼부(73)의 배면측에 충돌한다.

도 4, 도 5에 도시되는 바와 같이, 제 2 스토퍼부(75)는 하니스(55)가 하니스 고정부(59) 내로 도입되는 개구부(67)보다 역회전 방향의 전방에 배치된다. 이에 의해, 하니스(55)는 제 2 스토퍼부(75)보다 역회전 방향의 후방에 배치되고, 게다가, 하니스 고정부(59)로부터 상부 아암(37)의 선단측을 향해 연장되기 때문에, 제 1 스토퍼부(73)와 제 2 스토퍼부(75) 사이에 개재되지 않는다.

다음에, 상기의 하니스 접속 구조에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.

도 8은 상부 아암(37)의 하부 아암(35)에 대한 각 회전 위치에 있어서의 하니스 고정부(59)의 개구부(67)의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.

상부 아암(37)이 원점 자세(θ=0°)로부터 제 3 구동축(S3)을 중심으로 역회전 방향으로 구동되어, 반전 위치(θ=－180°)에 배치된 경우, 하니스 고정부(59)의 개구부(67)는 하부 아암(35)과 겹치지 않는다. 그러나, 상부 아암(37)을 더욱 역회전 방향으로 구동하여, 개구부(67)가 하부 아암(35)과 겹쳐지는 위치(θ=θc)에 이르렀을 경우에는, 하니스가 상부 아암(37)과 하부 아암(35) 사이에 개재되지 않게 할 필요가 있다.

도 9는 참고 예로서 도시하는 도 8의 V2 방향에서 바라본 하부 아암(35)과 상부 아암(37)의 모식적인 하시도이다.

여기서, 상부 아암(37)에 형성된 하니스 고정부(59)의 대향 벽부(65a)와, 하부 아암(35)의 아암 관절부(49)에 대면하는 내측면(81) 사이에 간극이 거의 없고, 하니스(55)가 제 3 구동축(S3)과 대략 평행하게 하니스 고정부(59) 내로 도입되는 경우를 생각한다. 이 경우, 상부 아암(37)의 제 3 구동축(S3)을 중심으로 하는 회전 구동에 의해서, 개구부(67)의 개구 영역이, 하부 아암(35)의 측면부(83)보다 하부 아암(35)의 길이 방향에 직교하는 폭방향(도면 중 상하 방향)의 내측의 영역, 즉, 도면 중 하부 아암(35)의 상하 방향 폭 내에 들어가도록 한다. 그러면, 개구부(67)에 도입된 하니스(55)가, 하부 아암(35)의 측면부(83)에 개재되어, 하니스(55)에 전단력이 부하된다.

도 10은 본 구성의 하니스 접속 구조에 있어서의 도 8의 V2 방향에서 바라본 하부 아암(35)과 상부 아암(37)의 모식적인 하시도이다.

여기에서는, 하니스 고정부(59)의 대향 벽부(65)와, 하부 아암(35)의 내측면(81) 사이에 배치되는 제 2 스토퍼부(75)의 지지부(76)에 있어서의, 제 2 스토퍼부(75)의 배치측과 반대측에, 하니스(55)를 가이드(guide)하는 경사면(76a)을 마련하여, 개구부(67)로부터 하니스(55)를 경사져서 돌출시킨 경우를 생각한다.

이 경우, 상부 아암(37)의 원점 자세에 있어서, 개구부(67)가 제 4 구동축(S4)으로부터 경사각(α)만큼 경사진 경사면을 갖고 형성되어, 지지부(76)의 경사면(76a)과 동일한 경사로 이어진다. 이에 의해, 하니스(55)는 개구부(67)로부터 하부 아암(35)의 측면부(83)를 향해 완만하게 만곡하여 배치된다. 그 때문에, 상부 아암(37)의 제 3 구동축(S3)을 중심으로 하는 회전 구동에 의해서, 하니스(55)에 큰 전단력이 작용하지 않는다.

또한, 도 5에 도시되는 바와 같이, 개구부(67)로부터 하부 아암(35)을 향해 돌출하는 하니스(55)는, 개구부(67)의 경사면 및 지지부(76)의 경사면(76a)에 의해서, 제 4 구동축(S4)으로부터 경사지고, 완만하게 만곡된 상태로 배치된다. 이 하니스(55)의 만곡의 곡률 반경을 R, 곡률 중심을 O, 하니스(55)의 직경을 2r로 하면, 하니스(55)의 만곡 내측 표면에 있어서의 최소 곡률 반경(Rt)은, Rt=R－r로 나타낸다.

여기서, 하니스(55)의 만곡의 곡률 반경(R)은, 하니스(55)의 허용 굽힘 반경 이상인 것이 바람직하다. 그 경우, 상부 아암(37)이 어떠한 자세여도, 하니스(55)의 굽힘에 의해 생기는 손상을 방지할 수 있다. 또한, 하니스(55)가 허용 굽힘 반경이 된 경우에서도, 상기한 최소 곡률 반경(Rt)의 원호 라인의 직경 방향 내측에, 하부 아암(35)의 선단부(51)가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 하니스(55)의 곡률 반경 중심(O)으로부터 하부 아암(35)의 측면부(83)까지의 거리(B)는, 허용 굽힘 반경이 R인 경우의 최소 곡률 반경(Rt)보다 작은 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 만일 하니스(55)가 허용 굽힘 반경에까지 만곡되었을 경우에서도, 하니스(55)와 하부 아암(35)의 선단부(51)의 간섭을 피할 수 있다.

이상 설명한 것과 같이, 본 구성의 하니스 접속 구조에 의하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상부 아암(37)의 원점 자세에 있어서, 개구부(67)를 하부 아암(35)의 측면부(83)보다 하부 아암(35)의 폭방향 내측에 배치된다. 이에 의해, 아암 관절부(49)의 제 4 구동축(S4) 방향에 관한 길이(도시 예에서는 제 3 구동축(S3)으로부터 상부 아암(37)의 회전축부(45)와 아암 관절부(49)의 경계까지의 거리(La1)로 나타냄)를, 도 9에 도시하는 참고 예의 경우의 거리(La)보다 단축시킬 수 있다.

따라서, 도 10에 도시되는 하니스 접속 구조에 의하면, 아암 관절부(49)가 제 4 구동축(S4) 방향의 축 길이가 단축되고, 아암 관절부(49)의 소형화와 중량의 경감이 도모된다. 따라서, 아암 구동 시에 있어서의 아암 관성에 기인하는 진동의 발생을 억제할 수 있다. 그 때문에, 이 하니스 접속 구조를 갖는 용접 로봇에 의하면, 의도한 대로의 고품위의 용접 가공을 실현할 수 있어서, 얻어진 용접품의 품질을 향상시킬 수 있다.

특히, 2축 위버를 이용하여 용접 토치(21)를 위빙 동작시키는 경우에는, 모터 구동에 의한 아암 관성 등에 기인하는 용접 토치(21)의 쓸모없는 진동이 억제되어, 보다 고정밀한 요동 동작을 실현할 수 있다.

또한, 아암 관절부(49)의 회전 상태에 의하지 않고, 하니스(55)와 하부 아암(35)의 선단부(51)의 간섭을 회피할 수 있어서, 하니스(55)가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 만일 제 3 구동축(S3)에서 제 4 구동축(S4)까지의 축간거리에 여유가 있으면, 상부 아암(37)의 기단측(하부 아암(35)측)으로부터, 상부 아암(37) 내로 하니스(55)를 도입하면, 상부 아암(37)의 전후 양방향으로의 동작 범위를 크게 할 수 있다. 그러나, 그 경우에는, 제 3 구동축(S3)과 제 4 구동축(S4)을 접속하는 아암 관절부(49)의 상하 높이가 늘어나기 때문에, 로봇 강성의 저하로 이어져서, 적절한 용접 토치의 이동 정밀도의 확보가 어려워진다. 또한, 하니스(55)의 하부 아암(35), 상부 아암(37)으로부터의 노출 길이가 길어지기 때문에, 주위 부재와의 간섭이 생기기 쉬워져서, 로봇 동작 중의 하니스(55)에 손상의 가능성이 높아진다. 또한, 제 3 구동축(S3)을 중공 구조의 감속기를 이용하여, 중공 구멍으로부터 하니스를 인입하는 것도 생각할 수 있지만, 그 경우는 코스트가 높아진다.

이에 대해서 본 구성의 로봇 아암의 하니스 접속 구조에 의하면, 로봇 강성을 저하시키지 않고, 하니스(55)의 손상을 방지하고, 고정밀한 구동을 저비용으로 실현될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 실시형태의 각 구성을 서로 조합하는 것이나, 명세서의 기재, 및 주지의 기술에 근거하여, 당업자가 변경, 응용하는 일도 본 발명의 예정하는 정도이며, 보호를 요구하는 범위에 포함된다.

상기의 로봇 아암의 하니스 접속 구조로 하여 용접 로봇에 적용한 예를 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 부재의 절단, 조립, 이재(移載), 반송 등의 각 종의 동작을 실행하는 산업 로봇의 로봇 아암에도 본 구성을 적용할 수 있다.

또한, 하니스에 관통 삽입되는 도전선 등의 배선 부재는, 모터 구동용에 한정하지 않고, 쉴드 가스나 냉각수를 용접 토치를 향해 공급하는 파이프나, 아크 발생용의 용접 전력을 공급하는 전원 케이블 등, 다른 부재가 혼재, 또는 단독으로 배치되어 있어도 좋다.

본 출원은 2017년 2월 1일 출원의 일본 특허 출원(특허 출원 제 2017-17110 호에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 집어넣어진다.

11 : 용접 로봇(다관절 용접 로봇) 19 : 엔드 이펙터
21 : 용접 토치 31 : 베이스
33 : 선회부 35 : 하부 아암(제 1 아암)
37 : 상부 아암(제 2 아암) 49 : 아암 관절부
51 : 선단부 53 : 기단부
55 : 하니스 57 : 하니스 보지부
59 : 하니스 고정부 67 : 개구부
73 : 제 1 스토퍼부 75 : 제 2 스토퍼부
81 : 내측면

Claims (7)

1. 제 1 아암과,
   상기 제 1 아암의 선단부에 아암 관절부를 거쳐서 기단측이 회전 가능하게 연결된 제 2 아암과,
   상기 제 1 아암의 상기 선단부로부터 연장 설치되고, 상기 제 2 아암의 상기 아암 관절부에서 아암 내부로 도입되는 하니스를 구비하고,
   상기 제 1 아암의 상기 선단부는, 상기 하니스의 길이 방향 일방측을 보지하는 하니스 보지부를 갖고,
   상기 아암 관절부는 상기 하니스의 길이 방향 타방측을 상기 아암 관절부내에 고정하는 하니스 고정부를 가지며,
   상기 하니스 고정부는 상기 하니스를 상기 제 2 아암의 길이방향 축으로부터 상기 제 1 아암의 선단부측으로 경사져서 배치되어 있는
   로봇 아암의 하니스 접속 구조.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하니스는 상기 하니스 고정부에 의해 경사져서 생기는 만곡이 상기 하니스의 허용 굽힘 반경 이상이며,
   상기 하니스의 만곡 내측 표면에 대한 곡률 반경의 원호 라인의 직경 방향 내측에, 상기 제 1 아암의 선단부가 배치되는
   로봇 아암의 하니스 접속 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 아암은 제 1 스토퍼부를 갖고,
   상기 제 2 아암은, 상기 제 2 아암의 회전 방향 전방에서 상기 제 1 스토퍼부에 충돌하는 제 2 스토퍼부와, 상기 제 1 아암의 상기 선단부로부터 연장 설치된 상기 하니스가 상기 아암 관절부 내로 도입되는 개구부를 가지며,
   상기 제 2 스토퍼부는 상기 개구부보다 상기 회전 방향 전방에 배치된
   로봇 아암의 하니스 접속 구조.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 하니스는 상기 제 2 아암을 회전 구동하는 모터에 접속되는 도전선이 내삽된
   로봇 아암의 하니스 접속 구조.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 하니스는 상기 제 2 아암을 회전 구동하는 모터에 접속되는 도전선이 내삽된
   로봇 아암의 하니스 접속 구조.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 로봇 아암의 하니스 접속 구조를 갖는
   다관절 용접 로봇.
7. 제 6 항에 있어서,
   베이스 상에 연직 방향을 따른 제 1 구동축 주위로 선회 가능하게 마련된 선회부와,
   상기 선회부에 수평 방향을 따른 제 2 구동축을 거쳐서 기단부가 연결된 상기 제 1 아암과,
   상기 제 1 아암의 선단부에, 상기 제 2 구동축과 평행한 제 3 구동축 주위로 회전 가능하게 연결된 상기 제 2 아암을 구비하는
   다관절 용접 로봇.

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