KR20200000252U

KR20200000252U - 로봇 아암 조인트 장치

Info

Publication number: KR20200000252U
Application number: KR2020180003368U
Authority: KR
Inventors: 슈민 쳉; 얀준 왕; 치멩 리아오
Original assignee: 하이윈 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2020-01-31

Abstract

로봇 아암 조인트 장치는, 장착 구멍이 제공되는 시트 부분을 갖는 기부; 기부 상에 배치되고, 모터, 커플링 부재, 및 밀봉된 베어링을 포함하는 모터 유닛으로서, 모터는 모터 본체 및 모터 본체 내에 회전가능하게 삽입되는 모터 샤프트를 갖고, 커플링 부재는 모터 본체에 고정되고 시트 부분 상에 배치되는 커플링 부분을 갖고, 커플링 부분은 장착 구멍의 에지에 맞닿는 단차 부분 및 모터 샤프트의 삽입을 위한 커플링 구멍을 갖고, 커플링 구멍과 모터 샤프트 사이에 간극이 형성되고, 밀봉된 베어링은 모터 샤프트 상으로 슬리브 결합되어 간극 내에 배치되는, 모터 유닛; 모터 샤프트에 구동식으로 연결되는 입력 단부 및 출력 단부를 갖는 감속기; 및 감속기의 출력 단부에 고정되는 아암을 포함한다.

Description

로봇 아암 조인트 장치{ROBOT ARM JOINT DEVICE}

본 고안은 로봇 아암, 특히 로봇 아암 조인트 장치에 관한 것이다.

선택적 순응형 조립 로봇 아암(Selective Compliance Assembly Robot Arm)(SCARA로 약칭 함)은 다중 조인트 설계를 사용하며 2차원 및 3차원 공간 작업을 수행할 수 있다. 로봇 아암은 통상 고정밀 및 고부하 작동을 하며 또한 부피 제한이 있기 때문에, 아암 사이의 조인트 구조 설계가 특히 중요하다.

도 1a를 참조하면, 로봇 아암(미도시)을 연결하고 기동시켜 작동시키는데 사용될 수 있는, 일본 특허 제4614322호의 액추에이터의 개략도가 도시되고, 회전 인코더(11)가 중공 모터(12)의 후방측 상에 배치된다. 감속기(13)가 중공 모터(12)의 전방측 상에 배치된다. 중공 샤프트(14)가 중공 모터(12)의 중공 모터 샤프트(121)의 내측을 통해 연장되고, 중공 모터(12)의 전방 단부는 감속기(13)의 파동 발생기(131)에 회전가능하게 연결된다. 복수의 로무 링(15)이 규칙적인 간격을 두고 중공 샤프트(14)의 외주연면 상에 장착된다. 환형 갭(16)이 중공 모터 샤프트(121)와 중공 샤프트(14) 사이에 형성되고, 환형 갭(16)과 고무 링(16)이 래버린스 밀봉부를 형성하여 그리스가 회전 인코터(11)의 측방향 표면으로 누출되어 손상을 야기하는 것을 방지한다.

그러나, 이전 특허의 경우에, 고무 링(15)은 누출을 방지하는데 사용되고, 작동 중에 큰 접촉 영역 및 저항을 가지며, 따라서 높은 열을 유발할 것이다. 또한 액추에이터를 로봇 아암의 조인트로 사용하는 경우에는, 액추에이터가 로봇 아암의 기부 상에 고정되어야 한다. 로봇 아암 액추에이터를 고정하기 위한 구조 설계가 없기 때문에, 따라서 부속품의 개수 및 설치 시간을 증가시킨다. 일본 특허 제2017169331A호에 개시된 모터 및 감속기를 포함하는 플랫형 액추에이터는 또한 로봇 아암 상에 위치설정되는 구조 설계를 갖지 않으며, 이는 또한 부속품의 개수 및 설치 시간을 증가시킨다.

도 1b는 감속기(18)의 파동 발생기(181)가 연결 플레이트(1811), 샤프트 커플 링(1812), 타원형 휘일(1813), 및 가요성 베어링(1814)으로 구성되는 종래의 기계 아암용 조인트 장치를 도시한다. 모터 및 플랜지 부분(183)이 2개의 상이한 구성 요소이기 때문에, 조립 중에 상이한 축의 오차가 발생할 수도 있다. 따라서, 상이한 축의 기하학적 문제로 야기되는 원활하지 못한 동작을 감소시키기 위해 연결 플레이트(1811) 및 샤프트 커플 링(1812)을 사용할 필요가 있다. 그러나, 연결 플레이트(1811)와 샤프트 커플 링(1812)이 함께 조립된 후에, 백래쉬가 발생하여 위치설정 정밀도가 저하될 수 있다.

본 고안은 상술된 단점들을 없애고 그리고/또는 완화하려는 것이다.

본 고안의 하나의 목적은 부속품의 설치를 감소시키고 조립 효율을 향상시키는 로봇 아암 조인트 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 오일 누출을 효과적으로 방지하고 회전 열의 발생을 감소시킬 수 있는 로봇 아암 조인트 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 백래쉬를 감소시키고 위치설정 정확성을 향상시킬 수 있는 로봇 아암 조인트 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 의해 제공되는 로봇 아암 조인트 장치는, 장착 구멍이 제공되는 시트 부분을 갖는 기부; 기부 상에 배치되고, 모터, 커플링 부재, 및 밀봉된 베어링을 포함하는 모터 유닛으로서, 모터는 모터 본체 및 모터 본체 내에 회전가능하게 삽입되는 모터 샤프트를 갖고, 커플링 부재는 모터 본체에 고정되고 시트 부분 상에 배치되는 커플링 부분을 갖고, 커플링 부분은 장착 구멍의 에지에 맞닿는 단차 부분과, 모터 샤프트의 삽입을 위한 커플링 구멍을 갖고, 커플링 구멍과 모터 샤프트 사이에 간극이 형성되고, 밀봉된 베어링은 모터 샤프트 상으로 슬리브 결합되어 간극 내에 배치되는, 모터 유닛; 모터 샤프트에 구동식으로 연결되는 입력 단부 및 출력 단부를 갖는 감속기; 및 감속기의 출력 단부에 고정되는 아암을 포함한다.

본 고안은 다음과 같은 이점을 갖는다: 모터 본체 상에 배치된 후에, 커플 링 부재는 기부의 장착 구멍의 에지에 맞닿는 단차 부분을 갖고, 부속품의 설치를 감소시키고 조립 효율을 향상시킨다. 밀봉된 베어링은 커플 링 부재와 모터 샤프트 사이에 배열되어 오일 누출을 효과적으로 방지하고 회전 열의 발생을 감소시킨다. 커플링 부재가 모터 본체와 일체화되기 때문에, 백래쉬가 감소될 수 있고 위치설정 정확도가 향상될 수 있다.

이들은 본 고안의 다른 목적들과 함께, 본 고안을 특징짓는 신규한 다양한 특징들과 함께, 본 명세서에 후속되어 그 일부를 형성하는 청구범위에서 특히 지적될 것이다. 본 고안, 그 작동 장점 및 그 사용에 의해 얻어지는 특정 목적들에 대한 더 나은 이해를 위해서는, 첨부 도면과 본 고안의 양호한 실시예들에 대해 기술된 상세한 설명을 참조하여야 한다.

본 고안에 따르면, 부속품의 설치를 감소시키고 조립 효율을 향상시키는 로봇 아암 조인트 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 고안에 따르면, 오일 누출을 효과적으로 방지하고 회전 열의 발생을 감소시킬 수 있는 로봇 아암 조인트 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 고안에 따르면, 백래쉬를 감소시키고 위치설정 정확성을 향상시킬 수 있는 로봇 아암 조인트 장치를 제공할 수 있다.

도 1a는 일본 특허 제4614322호의 액추에이터의 도면.
도 1b는 종래의 로봇 아암 조인트 장치의 단면도.
도 2는 본 고안의 제1 실시예의 분해 사시도.
도 3은 본 고안의 제1 실시예의 조립 사시도.
도 4는 본 고안의 제1 실시예의 단면도.
도 5는 도 4의 부분의 확대도.
도 6은 본 고안의 제2 실시예의 단면도.

본 고안은 본 고안에 따른 양호한 실시예를 단지 설명을 목적으로 도시하는 첨부 도면과 함께 보았을 때 이하의 설명으로부터 더 명확해질 것이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 고안의 제1 실시예에 따른 로봇 아암 조인트 장치는 본질적으로 기부(20), 모터 유닛(A), 감속기(60), 및 아암(70)을 포함한다.

기부(20)는 장착 구멍(211)이 제공되는 시트 부분(21)을 갖는다.

모터 유닛(A)은 기부(20) 상에 배치되고 모터(30), 커플링 부재(40), 및 밀봉된 베어링(50)을 포함한다. 모터(30)는 모터 본체(31) 및 모터(31) 내에 회전가능하게 삽입되는 모터 샤프트(32)를 갖는다. 커플링 부재(40)는 모터 본체(31)에 일체식으로 고정되는 플랜지이고, 기부(20)의 시트 부분(21) 상에 배치되는 커플링 부분(41)을 갖는다. 커플링 부분(41)은 링 형상이고, 상부 링 표면(411) 및 상부 링 표면(411)에 대향하는 하부 링 표면(412)을 갖고, 하부 링 표면(412)은 장착 구멍(211)에 맞닿는 단차 부분(42)과, 모터 샤프트(32)의 삽입을 위해 상부 및 하부 링 표면(411, 412)을 통해 연장되는 커플링 구멍(43)을 갖는다. 커플링 구멍(43)과 모터 샤프트(32) 사이에 간극(44)이 형성된다. 밀봉된 베어링(50)은 모터 샤프트(32) 상으로 슬리브 결합되고 간극(44) 내에 배치되어 간극(44)을 밀봉하여 밀봉된 베어링(50)으로부터의 윤활유의 누출을 방지하고 외부의 먼지, 습기, 이물질 및 기타 유해한 물체가 밀봉된 베어링(50)의 내측으로 진입하는 것을 방지한다. 커플링 부재(40)의 커플링 부분(41)이 기부(20)의 장착 구멍(211)과 간극 끼워맞춤되어 있음을 언급할 가치가 있으며, 편리하게 조립할 수 있다는 이점을 갖는다.

감속기(60)는 모터 샤프트(32)의 구동식으로 연결되는 입력 단부(631)에 구동식으로 연결되는 출력 단부(611)를 갖고 입력 단부(631)와는 상이한 회전 속도를 갖는다. 이 실시예에서, 감속기(60)는 하모닉 감속기이고 강성 내부 기어(61), 가요성 외부 기어(62) 및 파동 발생기(63)를 포함한다. 강성 내부 기어(61)에는 출력 단부(611)가 제공된다. 가요성 외부 기어(62)는 강성 내부 기어(61)와 회전가능하게 맞물린다. 파동 발생기(63)는 가요성 외부 기어(62) 내에 배치되고 모터 샤프트(32)에 구동식으로 연결되는 입력 단부(631)를 구비한다. 감속기(60)는 RV 감속기일 수도 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

아암(70)은 감속기(60)의 출력 단부(611)에 고정되는 일 단부를 갖는다.

상술한 내용은 본 고안의 구조적 구성 및 그들의 연결 관계이며, 본 고안의 사용은 다음과 같이 기술된다.

첫째, 부속품의 설치를 감소시키고 조립 효율을 향상시킨다. 본 고안은 모터(30), 커플링 부재(40), 및 밀봉된 베어링(50)을 일편의 모터 유닛(A)으로 조립하기 때문에, 커플링 부재(40)가 기부(20)의 장착 구멍(211)의 에지에 대해 로킹하기 위해 단차 부분(42)을 갖도록 설계된다. 따라서, 조립시, 모터 유닛(A)의 단차 부분(42) 만이 기부(20)의 장착 구멍(211)에 정렬시키는데 필요하고, 모터 유닛(A)은 기부(20) 상에 직접 위치된 다음에 로킹될 수 있어서, 모터 유닛 및 기부는 추가의 조립 단계가 필요 없이 함께 조립될 수 있고, 이는 실제로 부속품의 설치를 감소시키고 조립 효율을 향상시킨다.

둘째, 회전 열원의 발생을 감소시키면서 오일 누출을 효과적으로 방지한다. 모터 유닛(A)의 커플링 부재(40)가 모터 본체(31) 상에 고정식으로 배치되고, 커플링 부재(40)의 커플링 구멍(43)과 모터(30)의 모터 샤프트(32) 사이에 간극(44)이 형성되고, 밀봉된 베어링(50)이 간극(44) 내에 배치되기 때문에, 모터 샤프트(32)는 회전 중에 커플링 부재(40)와 간섭하지 않고, 모터 샤프트(32)는 낮은 주행 저항을 갖고, 이는 모터 샤프트(32)의 회전에 의해 발생되는 열원을 효과적으로 감소시킨다. 또한, 밀봉된 베어링(50)은 감속기(60)에 의해 생성된 그리스가 간극(44)을 통해 모터 유닛(A)의 외측으로 유동하는 것을 추가로 방지하고, 그리고 동시에, 밀봉된 베어링(50)이 또한 밀봉된 베어링(50) 내측의 윤활유의 누출을 방지할 수 있다. 따라서, 본 고안은 회전 열의 발생을 감소시키면서 오일 누출을 효과적으로 방지한다.

셋째, 백래쉬를 감소시키고 위치설정 정확도를 향상시킨다. 본 고안에서, 커플링 부재(40)가 모터 본체(31)와 일체식으로 조합되기 때문에, 파동 발생기(63)는 종래의 로봇 아암 조인트 장치의 커플러와 연결 플레이트를 구비해야할 필요가 없고, 파동 발생기(63)의 타원형 휘일(632)과 모터 샤프트(32)는 일편의 구조물로 조립된다. 따라서, 커플링 플레이트와 샤프트 커플링 사이에 간극이 제거될 수 있어서, 백래쉬가 감소될 수 있고 위치설정 정확도가 향상될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 고안의 제2 실시예에 따른 로봇 아암 조인트 장치는 또한 기부(20), 모터 유닛(A), 감속기(60), 및 아암(70)을 포함하고, 이하의 점을 제외하고는 제1 실시예와 유사하다.

커플링 부재(40)의 하부 링 표면(412)은 상이한 높이에서 두 개의 상이한 단차 부분(42A, 42B)을 갖는다. 이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 기부(20)의 장착 구멍(211)의 크기가 비교적 큰 경우에, 모터 유닛(A)의 커플링 부재(40)는 후속의 조립 작업을 위해 기부(20)의 장착 구멍(211)의 주변 에지에 맞닿는 최외측 단차 부분(42A)을 가질 수 있다.

기부(20)의 장착 구멍(211)의 크기가 작은 경우, 모터 유닛(A)의 커플링 부재(40)는 기부(20)의 장착 구멍(211)의 에지에 맞닿는 최내측 단차 부분(42B)을 가질 수 있는데, 즉 도 6의 커플링 부재(40)는 도 4의 기부(20)의 장착 구멍(211)의 에지에 맞닿고, 이에 따라, 모터 유닛(A)의 조립의 적용성이 향상된다.

본 고안에 따른 다양한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 고안의 범주 내에서 추가의 실시예들이 있을 수도 있다는 것을 당업자라면 명확히 알 수 있을 것이다.

20 : 기부
21 : 시트 부분
30 : 모터
31 : 모터 본체
32 : 모터 샤프트
40 : 커플링 부재
41 : 커플링 부분
42 : 단차 부분
43 : 커플링 구멍
44 : 간극
50 : 베어링
60 : 감속기
70 : 아암
211: 장착 구멍
611 : 출력 단부
631 : 입력 단부
A : 모터 유닛

Claims

로봇 아암 조인트 장치이며:
장착 구멍(211)이 제공되는 시트 부분(21)을 갖는 기부(20);
상기 기부(20) 상에 배치되고, 모터(30), 커플링 부재(40), 및 밀봉된 베어링(50)을 포함하는 모터 유닛(A)으로서, 상기 모터(30)는 모터 본체(31) 및 상기 모터 본체(31) 내에 회전가능하게 삽입되는 모터 샤프트(32)를 갖고, 상기 커플링 부재(40)는 상기 모터 본체(31)에 고정되고 상기 시트 부분(21) 상에 배치되는 커플링 부분(41)을 갖고, 상기 커플링 부분(41)은 상기 장착 구멍(211)의 에지에 맞닿는 단차 부분(42)과 상기 모터 샤프트(32)의 삽입을 위한 커플링 구멍(43)을 갖고, 상기 커플링 구멍(43)과 상기 모터 샤프트(31) 사이에 간극(44)이 형성되고, 상기 밀봉된 베어링(50)은 상기 모터 샤프트(32) 상으로 슬리브 결합되어 상기 간극(44) 내에 배치되는, 모터 유닛(A);
상기 모터 샤프트(32)에 구동식으로 연결되는 입력 단부(631) 및 출력 단부(611)를 갖는 감속기(60); 및
상기 감속기(60)의 상기 출력 단부(611)에 고정되는 아암(70)
을 포함하는, 로봇 아암 조인트 장치.
제1항에 있어서, 상기 커플링 부재(40)는 상기 모터 본체(31)에 일체로 고정되는 플랜지인, 로봇 아암 조인트 장치.
제1항에 있어서, 상기 커플링 부분(41)은 링 형상이고, 상부 링 표면(411)과 상기 상부 링 표면(411)에 대향하는 하부 링 표면(412)을 갖고, 상기 하부 링 표면(412)은 상이한 높이에서 다중의 상이한 단차 부분(42A, 42B)을 갖고, 상기 커플링 구멍(43)은 상기 상부 및 하부 링 표면(411, 412)을 통해 연장되는, 로봇 아암 조인트 장치.