KR20200057085A

KR20200057085A - 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암

Info

Publication number: KR20200057085A
Application number: KR1020207012881A
Authority: KR
Inventors: 모리츠 차쉐
Original assignee: 쿠카 도이칠란트 게엠베하
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2020-05-25
Also published as: CN111201114A; DE102017217907B4; DE102017217907A1; WO2019072673A1; US11279047B2; KR102197975B1; US20200331151A1

Abstract

본 발명은 로봇 핸드-드라이브 장치 (11) 를 갖는 로봇암 (2) 에 관한 것으로, 상기 로봇 핸드-드라이브 장치는 암 붐 (6) 의 다축 로봇 핸드 (7) 를 구동시키기 위해 상기 로봇암 (2) 의 상기 암 붐 (6) 안에 배열된 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 를 구비하고, 상기 전기적 모터들 중 각각의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 는 각각 하나의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 를 갖는 전기적 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 를 구비하고, 상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 는 각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 가 하우징 실린더 블록 (12) 의 분리된 실린더 섹터 안에 놓여 있는 식으로, 그리고 또한 각각 그것의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 가 상기 암 붐 (6) 의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 하우징 실린더 블록 (12) 의 중앙축 (Z) 에 대해 평행으로 정렬되는 방식으로 하나의 공동의 하우징 실린더 블록 (12) 의 내부에 배열된다.

Description

로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암

본 발명은 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암에 관한 것으로, 상기 로봇 핸드-드라이브 장치는 암 붐 (arm boom) 의 다축 로봇 핸드를 구동시키기 위해 로봇의 상기 암 붐 안에 배열된 적어도 3개의 전기적 모터를 구비하고, 상기 전기적 모터들 중 각각의 전기적 모터는 각각 하나의 모터 샤프트 (motor shaft) 를 갖는 전기적 회전자 (rotor) 를 구비한다.

로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암이 EP 2 024 144 B1 로부터 알려져 있으며, 상기 로봇 핸드-드라이브 장치는 암 붐의 로봇 핸드를 구동시키기 위해 로봇의 상기 암 붐 안에 배열된, 드라이브 샤프트들을 갖는 구동모터들을 구비하며, 상기 구동모터들 중 적어도 하나는 상기 구동모터들 중 적어도 하나의 그 밖의 구동모터에 대해 축방향에서 상기 로봇 핸드 위에 앞으로 오프셋되어 배열되고, 상기 구동모터들의 드라이브 샤프트들은 서로 평행으로 연장되는 직선 샤프트들로서 형성되고, 상기 직선 샤프트들은 앞으로 본질적으로 동일한 축방향 높이에서 끝나고, 3개의 드라이브 샤프트들이 제공되고, 상기 드라이브 샤프트들은, 2개의 옆의 구동모터들의 드라이브 샤프트들 중 하나에 대한 중간 구동모터의 드라이브 샤프트의 간격이 상기 축방향으로 서로 오프셋된 구동모터들의 이웃한 쌍의 모터 하우징들의 반지름들의 합계보다 작은 식으로 배열된다.

본 발명의 목적은 특히 콤팩트한 구조를 갖는 암 붐을 갖는 로봇암을 만들어내는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따르면 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암으로서, 상기 로봇 핸드-드라이브 장치는 암 붐의 다축 로봇 핸드를 구동시키기 위해 상기 로봇암의 상기 암 붐 안에 배열된 적어도 3개의 전기적 모터를 구비하며, 상기 전기적 모터들 중 각각의 전기적 모터는 각각 하나의 모터 샤프트를 갖는 전기적 회전자를 구비하고, 상기 적어도 3개의 전기적 모터는 각각의 회전자가 하우징 실린더 블록 (housing cylinder block) 의 분리된 (separate) 실린더 섹터 (cylinder sector) 안에 놓여 있는 식으로, 그리고 또한 각각 그것의 모터 샤프트가 상기 암 붐의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 하우징 실린더 블록의 중앙축에 대해 평행으로 정렬되는 방식으로, 하나의 공동의 하우징 실린더 블록의 내부에 배열되는, 상기 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암을 통해 달성된다.

상기 로봇암은 기본 베이스와, 상기 기본 베이스 위에 수직 회전축 둘레로 회전 가능하게 설치된 캐로셀 (carrousel) 과, 상기 캐로셀에 제 1 수평 회전축 둘레로 회전 가능하게 설치된 로커 암 (rocker arm) 을 구비한다. 상기 캐로셀과 마주 보고 있는 자유 단부에서 상기 로커 암은 암 붐을 구비할 수 있고, 상기 암 붐은 상기 로커 암의 이 자유 단부에 제 2 수평 회전축 둘레로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이에 따라 상기 기본 베이스와 상기 캐로셀과 상기 로커 암은 상기 로봇암의 3개의 기본 부재를 형성할 수 있다. 상기 기본 베이스를 상기 캐로셀과 연결하는 상기 수직 회전축은 상기 로봇암의 제 1 기본축을 형성할 수 있다. 상기 캐로셀을 상기 로커 암과 연결하는 상기 제 1 수평 회전축은 상기 로봇암의 제 2 기본축을 형성할 수 있다. 상기 로커 암을 상기 암 붐과 연결하는 상기 제 2 수평 회전축은 상기 로봇암의 제 3 기본축을 형성할 수 있다.

상기 암 붐은 상기 로봇암의 제 4, 제 5 및 제 6 로봇축을 구비할 수 있다. 이때 상기 암 붐은 상기 로커 암의 상기 자유 단부에 회전 가능하게 설치된 기본암 (basic arm) 을 구비할 수 있고, 상기 기본암에 상기 제 4 로봇축 둘레로 상기 암 붐의 팔뚝 (forearm) 이 회전 가능하게 설치된다. 상기 팔뚝은 이때 예컨대 2축 로봇 핸드를 떠받칠 수 있다. 상기 제 4 로봇축과 상기 로봇 핸드의 상기 2개의 그 밖의 로봇축은 상기 로봇암의 3개의 핸드축 (hand axis) 을 형성할 수 있다. 상기 3개의 핸드축은 상기 3개의 기본축과 함께 6축 다관절 로봇을 나타낼 수 있다. 하지만 상기 로봇암은 다른 개수의 기본축들 및/또는 핸드축들을 구비할 수도 있다. 기본축들 및/또는 핸드축들의 개수에 의존하지 않고, 3개의 핸드축 대신에 경우에 따라서는 단지 2개의 핸드축 또는 4개의 핸드축 또는 4개보다 많은 핸드축도 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 로봇암은 경우에 따라서는, 상기 암 붐의 상기 로봇 핸드를 구동시키기 위해 상기 로봇암의 상기 암 붐 안에 배열된 적어도 2개의 전기적 모터를 구비하는 로봇 핸드-드라이브 장치를 구비할 수 있고, 상기 적어도 2개의 전기적 모터 중 각각의 모터는 각각 하나의 모터 샤프트를 갖는 전기적 회전자를 구비하고, 상기 적어도 2개의 전기적 모터는 적어도 2개의 회전자 각각이 하우징 실린더 블록의 분리된 실린더 섹터 안에 놓여 있는 식으로, 그리고 또한 그것의 모터 샤프트는 상기 암 붐의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 하우징 실린더 블록의 중앙축에 대해 평행으로 정렬되는 방식으로, 하나의 공동의 하우징 실린더 블록의 내부에 정렬된다.

상기 로봇 핸드-드라이브 장치는 상기 로봇의 상기 3개의 핸드축, 즉 상기 로봇암의 상기 제 4, 제 5 및 제 6 로봇축을 움직이도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 상기 로봇 핸드-드라이브 장치는 상기 암 붐의 상기 다축 로봇 핸드를 구동시키기 위해 상기 로봇암의 상기 암 붐 안에 배열된 적어도 3개의 전기적 모터를 구비한다.

각각의 전기적 모터는 각각 하나의 모터 샤프트를 갖는 전기적 회전자를 구비한다. 각각의 전기적 모터는 또한 고정자 (stator) 를 포함한다. 회전자 및/또는 고정자에 일반적으로 전기적 와이어들의 권선이 제공될 수 있다. 이렇게 예컨대 회전자 권선 및/또는 고정자 권선이 제공될 수 있다. 전기적 모터의 종류에 의존하여, 회전자 권선 또는 고정자 권선 대신에 영구자석들도 제공될 수 있고, 상기 영구자석들은 상기 회전자 권선을 또는 상기 고정자 권선을 대체한다. 상기 하우징 실린더 블록의 내부에 배열된 모든 전기적 모터들은 모터 샤프트들의 각각의 회전수들에 있어서 서로 의존하지 않고 제어 가능하다.

하지만 일반적으로, 로봇들에 있어서 바람직하게는 동기식 모터들 (synchronous motors), 특히 서보 모터들 (servo motors) 이 이용되고, 상기 서보 모터들은 회전자 권선뿐만 아니라 고정자 권선도 구비한다. 상기 동기식 모터의 장점은 작동 주파수에의 회전수의 그리고 각위치의 고정 커플링 (rigid coupling) 이다. 그렇기 때문에 대개는 위치결정을 위한, 즉 회전자의 회전 자세 결정을 위한 센서 장치가 상기 동기식 모터들에 제공된다. 이때, 상기 센서 장치에 의해 밝혀진 모터 샤프트의 회전 자세, 즉 모터 샤프트의 회전 위치는 대개는 본래의 모터의 외부에 설치된 컨트롤 일렉트로닉스에, 이른바 서보 컨트롤러 (servo controller) 에 전달되고, 상기 서보 컨트롤러는 상기 모터의 운동을, 예컨대 상기 모터 샤프트의 목표 각도위치 또는 목표 회전수와 같은, 하나 또는 다수의 설정 가능한 목표값들에 상응하여 조절한다.

상기 적어도 3개의 전기적 모터가 각각의 회전자가 하우징 실린더 블록의 분리된 실린더 섹터 안에 놓여 있는 식으로, 그리고 또한 각각 그것의 모터 샤프트가 상기 암 붐의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 하우징 실린더 블록의 중앙축에 대해 평행으로 정렬되는 방식으로, 하나의 공동의 하우징 실린더 블록의 내부에 배열됨으로써, 상기 모터들은 특히 서로 빽빽히 채워 넣어질 수 있고, 따라서 이를 통해, 특히 콤팩트한 구조를 갖는 암 붐을 갖는 로봇암이 만들어질 수 있다.

상기 하우징 실린더 블록은 이때 수용 하우징을 형성할 수 있고, 각각 회전자와 고정자와 모터 하우징 (motor housing) 을 구비하는, 각각 완전한 개별 모터로서 상기 적어도 3개의 전기적 모터가 상기 수용 하우징 안에 삽입된다. 대안적으로, 상기 하우징 실린더 블록은 하나의 공동의 모터 하우징을 형성할 수 있고, 다만 상기 적어도 3개의 회전자가 회전 가능하게 상기 모터 하우징 안에 설치된다. 후자의 실시형태에서, 하나의 공동의 모터 하우징을 형성하는 상기 하우징 실린더 블록은 특히 고정자 박판들 및/또는 고정자 권선들 또는 적어도 3개의 모든 전기적 모터의 고정자-영구자석들도 구비할 수 있다.

이 구조들을 근거로, 상기 적어도 3개의 전기적 모터의 회전자들은 그것들의 모터 샤프트들과 함께 특히 서로 가까이 놓여 있으며 상기 로봇암의 상기 암 붐 안에 배열될 수 있다. 이는 특히, 관절 샤프트들 또는 직선 샤프트들과 같은 추가적인 전달 샤프트들이 상기 모터 샤프트들에 연결될 필요없이 가능하다. 전달 샤프트들이 생략될 수 있기 때문에, 상기 적어도 3개의 전기적 모터는 축방향으로도, 즉 상기 암 붐의 세로방향 연장으로, 매우 가까이 상기 암 붐의 상기 팔뚝 쪽으로 포지셔닝될 수 있다. 이에 따라 상기 로봇 핸드-드라이브 장치를 위한 특히 짧은 구조가 발생한다. 상기 로봇 핸드-드라이브 장치는 특별한 실시형태들에서 바로, 즉 전달 샤프트들의 중간 접속 없이, 토크를 전달하기 위한 상기 암 붐의 기어에, 특히 스퍼 기어 장치 및/또는 사이클로이드 기어 (cycloidal gear) 에 커플링될 수 있고 그리고/또는 상기 로봇 핸드-드라이브 장치를 고정시키기 위해 상기 스퍼 기어 장치 및/또는 사이클로이드 기어에 플랜지 연결될 (flange-connected) 수 있다.

본 발명에 따른 상기 하우징 실린더 블록을 근거로, 경우에 따라서는, 즉 실시형태에 따라 전기적 케이블들 및/또는 전기적 플러그들이 절약될 수 있고 또는 전기적 케이블들이 보다 짧게 형성될 수 있다.

각각의 회전자가 상기 하우징 실린더 블록의 분리된 실린더 섹터 안에 놓여 있음으로써, 상기 적어도 3개의 전기적 모터는 동일한 또는 적어도 거의 동일한 축방향 높이에서 (상기 암 붐의 세로방향 연장으로) 배열될 수 있다. 이로부터, 특히 동일한 회전자들에 있어서, 모터 샤프트들이 그것들의 아웃풋측 (output-side) 샤프트 단부들과 함께 동일한 또는 적어도 거의 동일한 축방향 높이에서 (상기 암 붐의 세로방향 연장으로) 끝나는 구조가 발생할 수 있다.

각각의 실린더 섹터는 예컨대 원기둥 모양의 하우징 실린더 블록에 있어서 상기 원기둥 모양의 하우징 실린더 블록의 정면벽의 부채꼴 (cicle sector) 과, 축방향에서의, 즉 상기 암 붐의 세로방향 연장으로의, 상기 하우징 실린더 블록의 세로방향 연장으로부터 발생한다.

상기 하우징 실린더 블록은 일체형 부품으로 제작될 수 있다. 대안적으로, 상기 하우징 실린더 블록은 다수의 부품 또는 다수의 개별부품으로 구성될 수도 있다. 이렇게 상기 하우징 실린더 블록은 예컨대 다수의 쌓아올려진 박판층으로 구성될 수 있다. 상기 쌓아올려진 박판층들은 특히 동시에 고정자 박판 코어를 형성할 수 있고, 상기 고정자 박판 코어는 상기 적어도 3개의 전기적 모터를 형성하기 위해 상기 적어도 3개의 회전자와 함께 작용한다.

상기 하우징 실린더 블록은 적어도 본질적으로 원기둥 모양인 측벽을 구비할 수 있고, 상기 적어도 3개의 전기적 모터의 회전자들은 이때 그것들의 모터 샤프트들과 함께 균일하게 상기 하우징 실린더 블록의 중앙축 주위의 둘레에 걸쳐 분배되어 상기 하우징 실린더 블록의 내부에 배열될 수 있다. 상기 하우징 실린더 블록이 적어도 가능한 한 동일 평면에 놓여 상기 로봇암의 속이 빈 부재 안으로, 즉 상기 암 붐의 상기 속이 빈 팔뚝 안으로 그리고/또는 상기 암 붐의 상기 속이 빈 기본암 안으로 삽입되는 식으로, 상기 하우징 실린더 블록은 특히 적어도 본질적으로 원기둥 모양인 측벽을 구비할 수 있다. 상기 하우징 실린더 블록은 제 1 변형에 있어서 완전히 상기 암 붐의 상기 기본암의 내부에 삽입될 수 있다. 상기 하우징 실린더 블록은 제 2 변형에 있어서는 완전히 상기 암 붐의 상기 팔뚝의 내부에 삽입될 수 있다. 상기 하우징 실린더 블록은 제 3 변형에 있어서는 부분적으로는, 즉 상기 하우징 실린더 블록의 제 1 축방향 부분길이에 걸쳐 상기 암 붐의 기본암의 내부에 삽입될 수 있고, 부분적으로는, 즉 상기 암 붐의 상기 팔뚝의 상기 하우징 실린더 블록의 제 2 축방향 부분길이에 걸쳐 삽입될 수 있다. 각각의 변형에 있어서 상기 하우징 실린더 블록은 수동 공구들을 이용해 파괴 없이 풀릴 수 있게 상기 암 붐 안에 고정될 수 있고, 예컨대 나사로 단단히 조여질 수 있다. 상기 하우징 실린더 블록은 상기 속이 빈 기본암에 또는 상기 속이 빈 팔뚝에 고정될 수 있고 또는 대안적으로 상기 암 붐의 기어에, 특히 스퍼 기어 장치에 그리고/또는 사이클로이드 기어에 플랜지 연결될 수 있고, 상기 사이클로이드 기어는 그의 편에서는 상기 속이 빈 기본암에 또는 상기 속이 빈 팔뚝에 고정된다.

이에 따라, 상기 적어도 3개의 전기적 모터를 구비하는 상기 하우징 실린더 블록은 상기 로봇암의 상기 암 붐의 속이 빈 암 하우징 (arm housing) 의 내부에 배열될 수 있다. 상기 속이 빈 암 하우징, 특히 상기 속이 빈 기본암 및/또는 상기 속이 빈 팔뚝은 상기 로봇암의 떠받치는 부품, 즉 부재들을 형성할 수 있다. 상기 로봇암의 부재들을 형성하기 위해 그리고 그것들을 특정한 컨피규레이션에서, 즉 관절위치들에서 유지시키기 위해, 상기 속이 빈 암 하우징, 특히 상기 속이 빈 기본암 및/또는 상기 속이 빈 팔뚝은 이 실시형태에서 이 점에 있어서는 떠받치는 기능을 갖는다. 이는 상기 로봇암에 의해 떠받쳐진 하중 (load) 을 유지시키기 위해 그리고/또는 움직이기 위해, 그리고 상기 로봇암의 고유무게 부분들을 유지시키기 위해 그리고/또는 움직이기 위해 필요한 전체 힘들과 모멘트들이 상기 속이 빈 암 하우징, 특히 상기 속이 빈 기본암 및/또는 상기 속이 빈 팔뚝을 통하여 전달되는 것을 의미한다.

상기 적어도 3개의 전기적 모터를 구비하는 상기 하우징 실린더 블록은 상기 로봇의 상기 암 붐의 떠받치는 구조부 (structure part) 를 형성할 수 있다. 이는 상기 하우징 실린더 블록이, 상기 로봇암에 의해 떠받쳐진 하중을 유지시키기 위해 그리고/또는 움직이기 위해, 그리고 상기 로봇암의 고유무게 부분들을 유지시키기 위해 그리고/또는 움직이기 위해 필요한 전체 힘들과 모멘트들을 적어도 부분적으로 상기 하우징 실린더 블록을 통해서도 또는 심지어 완전히 상기 하우징 실린더 블록을 통해 전달하도록 형성되는 것을 의미한다. 특별한 실시변형에 있어서, 상기 하우징 실린더 블록의 상기 측벽은 자유로이 놓여 있고, 즉 상기 하우징 실린더 블록은 상기 팔뚝의 또는 기본암의 내부에 배열되지 않는다. 상기 하우징 실린더 블록은 이 점에 있어서는 상기 팔뚝과 상기 기본암 사이의, 하중을 떠받치는 중간 연결 피스를 형성할 수 있다. 상기 하우징 실린더 블록은 이러한 경우에 상기 기본암에 플랜지 연결되고 상기 팔뚝에 대해 상대적으로 회전할 수 있고 또는 상기 하우징 실린더 블록은 상기 팔뚝에 플랜지 연결되고 상기 기본암에 대해 상대적으로 회전할 수 있다.

상기 하우징 실린더 블록은 일체형 주조 부품에 의해 형성될 수 있고, 상기 적어도 3개의 전기적 모터에 상응하는 개수의 오목부들이 상기 일체형 주조 부품 안에 도입되고, 상기 적어도 3개의 전기적 모터 중 각각 하나가 상기 오목부들 안에 삽입된다. 상기 하우징 실린더 블록은 이 실시형태에서 말하자면, 원기둥 모양의, 축방향으로 연장되는 구멍들 또는 실린더 포켓들을 갖는, 연발 권총의 탄창과 유사하게 형성될 수 있고, 상기 실린더 포켓들 안에 상기 적어도 3개의 전기적 모터가 탄환처럼 삽입된다.

상기 하우징 실린더 블록은 상기 적어도 3개의 전기적 모터의 모든 회전자들의 하나의 공동의 모터 하우징을 형성할 수 있다. 예컨대, 외부에 위치하는 냉각핀들 (cooling fins) 이 전기적 모터들의 모터 하우징들에 자주 제공된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 하우징 실린더 블록의 경우 냉각핀들은 상기 하우징 실린더 블록의 상기 외부에 놓여 있는 측벽에 설치될 수 있고, 그러면 개별적으로 냉각핀들을 구비하지 않는, 상기 적어도 3개의 전기적 모터는 상기 하우징 실린더 블록 안에 삽입될 수 있고, 따라서 상기 하우징 실린더 블록의 상기 냉각핀들은 함께 모든 삽입된 모터들의 냉각핀들을 형성한다. 하지만 대안적으로, 상기 하우징 실린더 블록은 냉각핀들 없이도 형성될 수 있고, 이에 따라 일반적으로 상기 하우징 실린더 블록의 측벽은 벽이 매끄럽게 설계될 수 있다.

상기 하우징 실린더 블록은 상기 적어도 3개의 모든 전기적 모터의 하나의 공동의 고정자 박판 코어를 형성하는, 고정자 박판 코어를 구비할 수 있다. 이에 따라 상기 하우징 실린더 블록은 필연적으로 일체일 필요가 없다. 오히려 상기 하우징 실린더 블록은 다수의 개별부품으로 구성될 수 있다. 이렇게 상기 하우징 실린더 블록은 예컨대 다수의 쌓아올려진 박판층으로 구성될 수 있다. 상기 쌓아올려진 박판층들은 이때 동시에 고정자 박판 코어를 형성하고, 상기 고정자 박판 코어는 상기 적어도 3개의 전기적 모터를 형성하기 위해 상기 적어도 3개의 회전자와 함께 작용한다. 이에 따라, 상기 고정자 박판들의 쌓아올려진 상태에서 회전자들을 위한 수용 포켓들을 형성하는 리세스들 (recesses) 은 개별적인 고정자 박판들에서 간단한 방식으로 상기 고정자 박판들을 펀칭함으로써 제작될 수 있다.

상기 적어도 3개의 전기적 모터의 모터 샤프트들은 하나의 공동의 부분원 (partial circle) 위에, 상기 암 붐의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 암 붐의 중앙축 둘레에 놓여 있으며 상기 하우징 실린더 블록 안에 배열될 수 있다. 이는 상기 모터 샤프트들의 축들이 상기 암 붐의 그리고 상기 하우징 실린더 블록의 상기 중앙축으로부터 모든 같은 방사상 간격들을 갖는다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 상기 적어도 3개의 전기적 모터의 상기 모터 샤프트들은 상기 공동의 부분원 위에 서로 같은 간격들을 두고 배열된다. 이는 모든 모터 샤프트들이 상기 부분원 위에 균일하게 둘레에 걸쳐 분배되어 배열되는 것을 의미한다. 그러므로 상기 하우징 실린더 블록은 그것의 중앙축과 함께 원칙적으로 상기 암 붐의, 즉 상기 기본암의 그리고 상기 팔뚝의 세로방향 연장의 방향으로 연장된다.

상기 적어도 3개의 전기적 모터의 모든 회전자들은 상기 암 붐의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 암 붐의 상기 중앙축과 관련하여 동일한 축방향 높이에서 상기 하우징 실린더 블록 안에 배열될 수 있다. 이는 전기적 모터들이, 특히 적어도 3개의 모든 전기적 모터들의 회전자들이, 축방향으로 서로 오프셋되어 상기 하우징 실린더 블록 안에 배열되는 것이 아니라는 것을 의미한다. 오히려 모든 회전자들은 옆으로, 즉 방사상 방향에서 나란히 놓여 있다. 상기 하우징 실린더 블록은 이때도 그것의 중앙축과 함께 원칙적으로 상기 암 붐의, 즉 상기 기본암의 그리고 상기 팔뚝의 세로방향 연장의 방향으로 연장된다.

상기 다축 로봇 핸드는 기어 하우징을 갖는 적어도 하나의 기어를 구비할 수 있고, 상기 기어 하우징에 상기 하우징 실린더 블록이 플랜지 연결된다.

상기 적어도 하나의 기어는 상기 전기적 모터들에 의해 발생된 토크들을 상기 로봇암의 상기 제 4, 제 5 및 제 6 축에, 즉 로봇 핸드축들에 전달하기 위해 그리고/또는 분배하기 위해 형성된다. 이때, 상기 암 붐은 상기 로커 암의 자유 단부에 회전 가능하게 설치된 기본암을 구비할 수 있고, 상기 기본암에 상기 제 4 로봇축 둘레로 상기 암 붐의 팔뚝이 회전 가능하게 설치된다. 상기 팔뚝은 이때 예컨대 2축 로봇 핸드를 떠받칠 수 있다. 상기 제 4 로봇축과 상기 로봇 핸드의 상기 2개의 그 밖의 로봇축은 상기 로봇암의 3개의 핸드축을 형성할 수 있다. 상기 3개의 핸드축은 함께 상기 3개의 기본축과 함께 6축 다관절 로봇을 나타낼 수 있다.

상기 적어도 3개의 전기적 모터의 회전자들은 그것들의 모터 샤프트들과 함께 각각 롤링 베어링들 (rolling bearings) 을 이용해 상기 하우징 실린더 블록 안에 회전 가능하게 설치될 수 있다.

각각의 회전자는 각각의 모터 샤프트의 아웃풋측 단부를 향한, 적어도 하나의 전방 롤링 베어링을 이용해 상기 하우징 실린더 블록 안에 회전 가능하게 설치될 수 있고, 각각의 회전자는 이때 상기 각각의 모터 샤프트의 상기 아웃풋측 단부로부터 멀리 향하는, 적어도 하나의 후방 롤링 베어링을 이용해 상기 하우징 실린더 블록 안에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이 실시형태에서 상기 회전자들은 각각 완전히 상기 하우징 실린더 블록 안에 회전 가능하게 설치된다.

대안적으로, 각각의 회전자는 각각의 모터 샤프트의 아웃풋측 단부를 향한, 적어도 하나의 전방 롤링 베어링을 이용해 상기 기어의 상기 기어 하우징에 회전 가능하게 설치될 수 있고, 각각의 회전자는 이때 상기 각각의 모터 샤프트의 상기 아웃풋측 단부로부터 멀리 향하는, 적어도 하나의 후방 롤링 베어링을 이용해 상기 하우징 실린더 블록 안에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이 실시형태에서 상기 회전자들은 각각 완전히 상기 하우징 실린더 블록 안에 회전 가능하게 설치되지는 않는다. 이 실시형태에서 상기 회전자들은 각각 일측에서는 상기 하우징 실린더 블록 안에 설치되고, 다른 측에서는 상기 기어의 상기 기어 하우징에 회전 가능하게 설치되고, 상기 기어 하우징에 상기 하우징 실린더 블록이 플랜지 연결된다. 이렇게, 상기 개별적인 회전자들의 완전한 설치가 상기 하우징 실린더 블록에게 그리고 상기 기어 하우징에게 분배될 수 있고, 이는 전체 배열체의 설치 길이를 짧게할 수 있다.

그 밖의 대안적인 실시형태에서, 상기 모터 샤프트도 완전히 상기 하우징 실린더 블록 안에 설치될 수 있다. 상기 모터 샤프트가 스퍼 기어를 구비하고, 상기 스퍼 기어가 상기 기어 안에 지지되는 실시변형에 있어서, 이 샤프트 단부에서의 상기 모터 샤프트의 별도의 설치가 경우에 따라서는 생략될 수 있다. 이는 특히, 다른 경우에는 제공된 전방 모터 샤프트 베어링 (motor shaft bearing) 이, 매우 가까이 상기 스퍼 기어에 배열될 수 있다면 가능하다. 상기 전방 모터 샤프트 베어링이 생략되면, 상기 모터 샤프트는 단지 후방 모터 샤프트 베어링을 통해서만 설치되고, 상기 모터 샤프트의 전방 샤프트 단부는 상기 스퍼 기어를 이용해 상기 기어 안에 지지된다.

상기 기어는 제 1 기어로서 적어도 하나의 스퍼 기어단 (spur gear stage) 을 구비할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 스퍼 기어단은 적어도 하나의 기어 샤프트 위에 배열된 적어도 하나의 스퍼 기어를 포함하고, 상기 적어도 하나의 기어 샤프트는 각각 적어도 하나의 모터 샤프트 중 하나의 아웃풋측 단부 위에 꽂히고, 상기 암 붐은 이때 제 2 기어를 구비할 수 있고, 상기 제 2 기어는 상기 제 1 기어에 플랜지 연결되고, 상기 기어 샤프트의 적어도 하나의 아웃풋측 단부는 적어도 하나의 롤링 베어링을 이용해 상기 제 2 기어의 기어 하우징 안에 설치된다.

상기 제 2 기어는 사이클로이드 기어일 수 있고, 상기 사이클로이드 기어는 균일하게 둘레에 걸쳐 분배되어 배열된 3개의 편심 샤프트 (eccentric shafts) 를 포함하고, 상기 하우징 실린더 블록 안에 회전 가능하게 설치된 상기 적어도 3개의 모터의 모터 샤프트들은 상기 사이클로이드 기어에서의 상기 편심 샤프트들처럼, 동일한 둘레 위에 상기 하우징 실린더 블록 안에 배열된다. 상기 사이클로이드 기어는 특히 상기 제 4 로봇축을 움직이도록, 즉 상기 암 붐의 상기 기본암에 대해 상대적으로 상기 암 붐의 상기 팔뚝을 회전시키도록 형성될 수 있다.

상기 스퍼 기어 장치는 상기 특히 2개의 전기적 모터에 의해 발생된 토크들을 상기 두 핸드축 (제 5 및 제 6 로봇축) 에 전달하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예는 하기의 도면 설명에서 첨부된 도면들을 참조로 상세히 설명된다. 이 예시적인 실시예의 구체적인 특징들은 어떤 구체적인 관련에서 그것들이 언급되는지에 상관없이, 경우에 따라서는 개별적으로도 또는 상기 특징들의 다른 조합들에 있어서도 고려할 때, 본 발명의 일반적인 특징들을 나타낼 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 암 붐을 구비하는 6축 다관절 로봇의 방식에서의 예시적인 산업용 로봇의 측면도를 나타내고;
도 2 는 본 발명에 따른 하우징 실린더 블록을 갖는 그리고 예시적인 3개의 전기적 모터를 갖는 암 붐의 구체적인 실시예의 분해 투시도를 나타내고;
도 3 은 상기 3개의 전기적 모터의, 스퍼 기어 장치의, 그리고 상기 암 붐의 사이클로이드 기어의 영역에서 본 발명에 따른 상기 하우징 실린더 블록의 단면도를 나타내고;
도 4 는 조립하여, 상기 3개의 전기적 모터를 갖는 본 발명에 따른 상기 하우징 실린더 블록의 투시도를 나타낸다.

도 1 은 6축 다관절 로봇 (1a) 의 예시적인 구조에서의 로봇 (1) 을 나타내며, 상기 6축 다관절 로봇은 로봇암 (2) 과 로봇 제어장치 (10) 를 구비한다. 로봇암 (2) 은 본 실시예의 경우 잇달아 배열된 그리고 관절들을 이용해 회전 가능하게 서로 연결된 다수의 부재 (L1 내지 L7) 를 포함한다.

로봇 (1) 의 로봇 제어장치 (10) 는 로봇 프로그램을 실행하도록 형성되고 또는 셋업되고, 상기 로봇 프로그램을 통해 로봇암 (2) 의 관절들 (로봇축 A1 내지 A6) 은 상기 로봇 프로그램에 따라 자동화될 수 있거나 또는 수동 주행 작동에 있어서 자동적으로 조절될 수 있고 또는 회전적으로 움직여질 수 있다. 이를 위해 로봇 제어장치 (10) 는 로봇 (1) 의 제어 가능한 전기적 모터들 (M1 내지 M6) 과 연결되고, 상기 전기적 모터들은 로봇 (1) 의 관절들 (로봇축 A1 내지 A6) 을 조절하도록 형성된다.

부재들 (L1 내지 L7) 은 산업용 로봇 (1a) 의 본 실시예의 경우 베이스 (3) 와, 상기 베이스 (3) 에 대해 상대적으로, 수직으로 연장되는 로봇축 (A1) 둘레로 회전 가능하게 설치된 캐로셀 (4) 이다. 로봇암 (2) 의 그 밖의 부재들은 로커 암 (5) 과, 암 붐 (6) 과, 예컨대 로봇 그립퍼를 고정시키기 위해 공구 플랜지 (8) 로서 설계된 고정 장치를 갖는, 바람직하게는 다축인 로봇 핸드 (7) 이다. 로커 암 (5) 은 하부 단부에서, 즉 캐로셀 (4) 위에서의 로커 암 (5) 의 관절에서, 바람직하게는 수평인 로봇축 (A2) 둘레로 선회 가능하게 설치된다.

로커 암 (5) 의 상부 단부에는, 로커 암 (5) 의 관절에 또다시 마찬가지로 바람직하게는 수평인 축 (A3) 둘레로 암 붐 (6) 이 선회 가능하게 설치된다. 상기 암 붐은 단부쪽에서, 바람직하게는 3개의 로봇(핸드)축 (A4, A5, A6) 을 갖는 로봇 핸드 (7) 를 떠받친다. 로봇축들 (A1 내지 A6) 은 전기적 모터들 (M1 내지 M6) 중 각각 하나를 통해 로봇 제어장치 (10) 를 통하여 프로그램 제어되어 구동될 수 있다. 일반적으로 이를 위해 부재들 (L1 내지 L7) 각각과 각각 할당된 전기적 모터들 (M1 내지 M6) 사이에 기어가 제공될 수 있다.

암 붐 (6) 은 본 실시예의 경우 정확히 3개의 전기적 모터 (M4 내지 M6) 를 갖는 본 발명에 따른 하우징 실린더 블록을 구비한다.

그러므로 암 붐 (6) 은 본 실시예의 경우 로봇암 (2) 의 제 4 로봇축 (A4) 과 제 5 로봇축 (A5) 과 제 6 로봇축 (A6) 을 구비한다. 이때 암 붐 (6) 은 로커 암 (5) 의 자유 단부에 회전 가능하게 설치된 기본암 (6.1) 을 구비하며, 상기 기본암에 제 4 로봇축 (A4) 둘레로 암 붐 (6) 의 팔뚝 (6.2) 이 회전 가능하게 설치된다. 팔뚝 (6.2) 은 이때 2축 로봇 핸드 (7) 를 떠받친다. 제 4 로봇축 (A4) 과 로봇 핸드 (7) 의 그 밖의 2개의 로봇축 (A5, A6) 은 로봇암 (2) 의 3개의 핸드축을 형성한다. 상기 3개의 핸드축은 3개의 기본축 (A1, A2, A3) 과 함께 6축 다관절 로봇 (1a) 을 형성한다.

도 2 내지 도 4 에 따른 로봇암 (2) 또는 암 붐 (6) 은 로봇 핸드-드라이브 장치 (11) 를 구비한다. 로봇 핸드-드라이브 장치 (11) 는 암 붐 (6) 의 다축 로봇 핸드 (7) 를 구동시키기 위해 로봇암 (2) 의 암 붐 (6) 안에 배열된 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 를 구비한다. 전기적 모터들 (M4, M5, M6) 각각은 각각 하나의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 를 갖는 전기적 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 를 구비한다.

본 발명에 따르면, 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 는 각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 가 하우징 실린더 블록 (12) 의 분리된 실린더 섹터 안에 놓여 있는 식으로, 그리고 또한 각각 그것의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 가 암 붐 (6) 의 세로방향 연장으로 정렬된 하우징 실린더 블록 (12) 의 중앙축 (Z) 에 대해 평행으로 정렬되는 방식으로, 하나의 공동의 하우징 실린더 블록 (12) 의 내부에 배열된다.

본 실시예의 경우, 하우징 실린더 블록 (12) 은 적어도 본질적으로 원기둥 모양인 측벽을 구비하며, 적어도 3개의 모터 (M4, M5, M6) 의 회전자들 (M4.1, M5.1, M6.1) 은 그것들의 모터 샤프트들 (M4.2, M5.2, M6.2) 과 함께 균일하게 하우징 실린더 블록 (12) 의 중앙축 (Z) 주위의 둘레에 걸쳐 분배되어 하우징 실린더 블록 (12) 의 내부에 배열된다.

이때, 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 를 구비하는 하우징 실린더 블록 (12) 은 속이 빈 암 하우징의 내부에, 즉 본 실시예의 경우 로봇암 (2) 의 암 붐 (6) 의 기본암 (6.1) 의 내부에 배열된다.

하우징 실린더 블록 (12) 은 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 모든 회전자들 (M4.1, M5.1, M6.1) 의 하나의 공동의 모터 하우징을 형성한다.

3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 모터 샤프트들 (M4.2, M5.2, M6.2) 은 하나의 공동의 부분원 위에, 암 붐 (6) 의 세로방향 연장으로 정렬된 암 붐 (6) 의 중앙축 (Z) 둘레에 놓여 있으며 하우징 실린더 블록 (12) 안에 배열된다. 이는 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 경우 그것들이 120도의 분배만큼 서로 오프셋되어 배열되는 것을 의미한다.

3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 모든 회전자들 (M4.1, M5.1, M6.1) 은 암 붐 (6) 의 세로방향 연장으로 정렬된 암 붐 (6) 의 중앙축 (Z) 과 관련하여 동일한 축방향 높이에서 하우징 실린더 블록 (12) 안에 배열된다.

다축 로봇 핸드 (7) 또는 기본암 (6.1) 및/또는 팔뚝 (6.2) 은 기어 하우징 (14) 을 갖는 적어도 하나의 기어 (13) 를 구비하며, 상기 기어 하우징에 하우징 실린더 블록 (12) 이 플랜지 연결된다.

특히 도 3 에 도시된 바와 같이, 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 회전자들 (M4.1, M5.1, M6.1) 은 그것들의 모터 샤프트들 (M4.2, M5.2, M6.2) 과 함께 각각 롤링 베어링들 (15) 을 이용해 하우징 실린더 블록 (12) 안에 또는 제 1 기어 하우징 (14.1) 안에 회전 가능하게 설치된다.

각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 는 본 실시예의 경우 각각의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 의 아웃풋측 단부를 향한, 적어도 하나의 전방 롤링 베어링 (15.1) 을 이용해 제 1 기어 (13.1) 의 기어 하우징 (14.1) 에 회전 가능하게 설치되고, 각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 는 각각의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 의 아웃풋측 단부로부터 멀리 향하는, 적어도 하나의 후방 롤링 베어링 (15.2) 을 이용해 하우징 실린더 블록 (12) 안에 회전 가능하게 설치된다.

그러므로, 도 3 의 본 실시예의 경우 암 붐 (6) 은 제 1 기어 (13.1) 를 구비하며, 상기 제 1 기어는 적어도 하나의 스퍼 기어단을 포함한다. 상기 스퍼 기어단은 기어 샤프트 (13.1a) 위에 배열된 적어도 하나의 스퍼 기어 (13.1b) 를 포함하며, 상기 적어도 하나의 기어 샤프트 (13.1a) 는 모터 샤프트 (M5.2) 의 아웃풋측 단부 위에 꽂힌다. 도 3 의 본 실시예의 경우, 암 붐 (6) 은 또한 제 2 기어 (13.2) 를 구비하며, 상기 제 2 기어는 제 1 기어 (13.1) 에 플랜지 연결되고, 이때 기어 샤프트 (13.1a) 의 적어도 하나의 아웃풋측 단부는 적어도 하나의 롤링 베어링 (15.3) 을 이용해 제 2 기어 (13.2) 의 제 2 기어 하우징 (14.2) 안에 설치된다.

특별히 도 3 에 도시된 바와 같이, 하우징 실린더 블록 (12) 과 제 1 기어 (13.1) 와 제 2 기어 (13.2) 는 중앙축 (Z) 의 방향으로 직렬로 잇달아 암 붐 (6) 안에 배열된다.

도 3 의 단면도에서는 예시적으로 제 5 로봇축 (A5) 을 구동시키기 위한 전기적 모터 (M5) 가 절단되어 도시된다. 다른 두 모터 (M4, M6) 는 동일한 방식으로 형성될 수 있고, 하지만 그러면 모터 샤프트들 (M4.2, M6.2) 은 다른 방식으로 제 1 기어 (13.1) 에 또는 제 2 기어 (13.2) 에 커플링된다. 하지만, 명확히 언급되지 않는 한, 전기적 모터 (M5) 에 대해 기술된 특징들은 유사한 방식으로 상기 다른 두 모터 (M4, M6) 에서도 존재한다.

도 3 에서 좌측에, 제 1 기어 (13.1) 로부터 그리고 제 2 기어 (13.2) 로부터 멀리 향하는 모터 샤프트 (M5.2) 의 단부가 도시된다. 제 1 기어 (13.1) 로부터 그리고 제 2 기어 (13.2) 로부터 멀리 향하는 모터 샤프트 (M5.2) 의 이 단부는 제 2 롤링 베어링 (15.2) 을 이용해 하우징 실린더 블록 (12) 의 시트 (seat) 에 설치된다. 제 2 롤링 베어링 (15.2) 을 관통하여, 모터 샤프트 (M5.2) 의 이 단부의 테이퍼된 (tapered) 돌기부가 연장된다. 이 테이퍼된 돌기부에 센서 (17) 가 배열되고, 상기 센서는 모터 샤프트 (M5.2) 의 회전위치를 파악한다. 센서 (17) 는 예컨대 리졸버 또는 인크리멘탈 인코더일 수 있다. 센서 (17) 를 이용해 모터 (M5) 는 그것의 회전위치, 회전속도 및/또는 회전 가속도에 있어서 조절될 수 있다. 전기적 모터 (M5) 와 센서 (17) 는 본 실시예의 경우 이 점에 있어서는 서보 모터를 형성한다.

모터 샤프트 (M5.2) 의, 센서 (17) 와 마주 보고 있는 다른 단부에는, 모터 샤프트 (M5.2) 가 제 1 롤링 베어링 (15.1) 을 이용해 설치된다. 제 1 롤링 베어링 (15.1) 은 이 점에 있어서는 제 1 기어 (13.1) 를 향한 그리고 제 2 기어 (13.2) 를 향한 모터 샤프트 (M5.2) 의 다른 단부에 배열된다. 제 1 롤링 베어링 (15.1) 과 제 2 롤링 베어링 (15.2) 은 모터 샤프트 (M5.2) 를 위한 고정-가동 베어링 베열체 (fixed-loose bearing arrangement) 를 형성할 수 있다.

도 3 의 본 실시예의 경우 제 2 롤링 베어링 (15.2) 은 하우징 실린더 블록 (12) 의 시트에 설치되고, 제 1 롤링 베어링 (15.1) 은 제 1 기어 (13.1) 의 시트 에 설치된다. 이를 위해, 도시된 바와 같이, 제 1 롤링 베어링 (15.1) 을 위한 상기 시트는 하우징 실린더 블록 (12) 을 향한 제 1 기어 (13.1) 의 정면에 배열될 수 있다.

제 1 롤링 베어링 (15.1) 을 관통하여, 마찬가지로 모터 샤프트 (M5.2) 의 이 단부의 테이퍼된 돌기부가 연장된다. 이 테이퍼된 돌기부에서, 예컨대 스플라인 샤프트 연결 (splined shaft connection) 을 이용해 기어 샤프트 (13.1a) 가 회전 불가능하게 꽂힌다. 제 1 기어 (13.1) 의 기어 샤프트 (13.1a) 는 도 3 의 본 실시예의 경우 구동 스퍼 기어 (13.1b) 를 떠받친다. 구동 스퍼 기어 (13.1b) 는 제 1 기어 (13.1) 의 아웃풋 스퍼 기어 (13.1c) 와 맞물린다. 아웃풋 스퍼 기어 (13.1c) 는 그의 편에서는 중공 샤프트 (18) 와 연결되고, 상기 중공 샤프트는 로봇 핸드 (7) 의 제 5 로봇축 (A5) 을 구동시키고, 즉 움직인다. 중공 샤프트 (18) 는 자신의 제 1 롤링 베어링을 이용해 제 2 기어 (13.2) 안에 설치되고, 제 2 롤링 베어링을 통하여 중앙 샤프트 (19) 에 지지된다.

중공 샤프트 (18) 의 내부에, 상기 중공 샤프트에 대해 동축적으로 중앙 샤프트 (19) 가 회전 가능하게 배열된다. 중앙 샤프트 (19) 는 한편으로는 중공 샤프트 (18) 에 대해 지지되고, 다른 한편으로는 제 1 기어 (13.1) 에 대해 롤링 베어링들을 이용해 지지된다. 두 롤링 베어링들 사이에서 중앙 샤프트 (19) 는 아웃풋 스퍼 기어를 떠받치고, 상기 아웃풋 스퍼 기어는 그의 편에서는 구동 스퍼 기어와 맞물리고, 상기 구동 스퍼 기어는 모터 (M5) 에서와 유사한 방식으로 제 1 기어 (13.1) 의 제 2 기어 샤프트를 통하여 모터 (M6) 를 통해 구동된다. 그러므로 중앙 샤프트 (19) 는 본 실시예의 경우 로봇 핸드 (7) 의 제 6 로봇축 (A6) 을 구동시킨다.

모터 (M4) 는 제 4 로봇축 (A4) 을 구동시키기 위해, 즉 회전시키기 위해 사용되고, 이에 따라 기본암 (6.1) 에 대해 상대적인 팔뚝 (6.2) 의 회전을 야기한다.

기본암 (6.1) 에 대해 상대적인 팔뚝 (6.2) 의 회전은 모터 (M4) 를 이용해 제 2 기어 (13.2) 를 통하여 수행된다.

제 2 기어 (13.2) 는 본 실시예의 경우 사이클로이드 기어이며, 상기 사이클로이드 기어는 균일하게 둘레에 걸쳐 분배되어 배열된 3개의 편심 샤프트 (13.2a) 를 포함하고, 하우징 실린더 블록 (12) 안에 회전 가능하게 설치된 3개의 모터 (M4, M5, M6) 의 모터 샤프트들 (M4.2, M5.2, M6.2) 은 상기 사이클로이드 기어에서의 편심 샤프트들 (13.2a) 처럼, 동일한 둘레 위에 하우징 실린더 블록 (12) 안에 배열된다.

본 실시예의 경우 모터 (M4) 는 상기 사이클로이드 기어의 상기 3개의 편심 샤프트 (13.2a) 중 하나를 구동시킨다. 모터 샤프트 (M4.2) 가 바로 상기 하나의 편심 샤프트 (13.2a) 에 커플링되기 때문에, 특히 회전 불가능하게 꽂히기 때문에, 적어도 모터 (M4) 는 모터 샤프트 (M4.2) 가 직접적으로 연결되어 있는 편심 샤프트 (13.2a) 처럼, 동일한 부분원 위에 놓여 있어야 한다. 상기 사이클로이드 기어의 외부 하우징은 이때 팔뚝 (6.2) 과 단단히 연결될 수 있고, 상기 사이클로이드 기어의 상기 외부 하우징에 대해 상대적으로 회전 가능한 상기 사이클로이드 기어의 내부 하우징은 이때 제 1 기어 (13.1) 의 하우징과 또는 기본암 (6.1) 과 단단히 연결될 수 있다.

보충적으로, 하우징 실린더 블록 (12) 과 제 1 기어 (13.1) 의 기어 하우징은 일체형 드라이브 하우징 (drive housing) 으로서 형성될 수 있다. 스퍼 톱니부를 갖는 제 1 기어 (13.1) 대신에, 상기 제 1 기어에서의 토크 전달은 드라이브 벨트를 이용해서도 수행될 수 있다.

Claims

로봇 핸드-드라이브 장치 (11) 를 갖는 로봇암으로서,
상기 로봇 핸드-드라이브 장치는 암 붐 (6) 의 다축 로봇 핸드 (7) 를 구동시키기 위해 상기 로봇암 (2) 의 상기 암 붐 (6) 안에 배열된 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 를 구비하며, 전기적 모터들 중 각각의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 는 각각 하나의 모터 샤프트를 갖는 전기적 회전자를 구비하고,
상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 는 각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 가 하우징 실린더 블록 (12) 의 분리된 실린더 섹터 (cylinder sector) 안에 놓여 있는 식으로, 그리고 또한 각각 상기 회전자의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 가 상기 암 붐 (6) 의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 하우징 실린더 블록 (12) 의 중앙축 (Z) 에 대해 평행으로 정렬되는 방식으로, 하나의 공동의 하우징 실린더 블록 (12) 의 내부에 배열되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징 실린더 블록 (12) 은 적어도 본질적으로 원기둥 모양인 측벽을 구비하며, 상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 회전자들 (M4.1, M5.1, M6.1) 은 그것들의 모터 샤프트들 (M4.2, M5.2, M6.2) 과 함께 균일하게 상기 하우징 실린더 블록 (12) 의 상기 중앙축 (Z) 주위의 둘레에 걸쳐 분배되어 상기 하우징 실린더 블록 (12) 의 내부에 배열되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 를 구비하는 상기 하우징 실린더 블록 (12) 은 상기 로봇암 (2) 의 상기 암 붐 (6) 의 속이 빈 암 하우징 (arm housing) 의 내부에 배열되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 를 구비하는 상기 하우징 실린더 블록 (12) 은 상기 로봇암 (2) 의 상기 암 붐 (6) 의 떠받치는 구조부 (structure part) 를 형성하는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징 실린더 블록 (12) 은 상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 모든 회전자들 (M4.1, M5.1, M6.1) 의 하나의 공동의 모터 하우징 (motor housing) 을 형성하는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징 실린더 블록 (12) 은 일체형 주조 부품에 의해 형성되고, 상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 에 상응하는 개수의 오목부들이 상기 일체형 주조 부품 안에 도입되고, 상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 중 각각 하나가 상기 오목부들 안에 삽입되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징 실린더 블록 (12) 은 상기 적어도 3개의 모든 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 하나의 공동의 고정자 박판 코어를 형성하는, 고정자 박판 코어를 구비하는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 상기 모터 샤프트들 (M4.2, M5.2, M6.2) 은 하나의 공동의 부분원 (partial circle) 위에, 상기 암 붐 (6) 의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 암 붐 (6) 의 상기 중앙축 (Z) 둘레에 놓여 있으며 상기 하우징 실린더 블록 (12) 안에 배열되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 모든 회전자들 (M4.1, M5.1, M6.1) 은 상기 암 붐 (6) 의 세로방향 연장으로 정렬된 상기 암 붐 (6) 의 상기 중앙축 (Z) 과 관련하여 동일한 축방향 높이에서 상기 하우징 실린더 블록 (12) 안에 배열되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다축 로봇 핸드 (7) 는 기어 하우징 (14.1, 14.2) 을 갖는 적어도 하나의 기어 (13.1, 13.2) 를 구비하며, 상기 기어 하우징에 상기 하우징 실린더 블록 (12) 이 플랜지 연결되는 (flange-connected), 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 5 항에 있어서,
상기 적어도 3개의 전기적 모터 (M4, M5, M6) 의 상기 회전자들 (M4.1, M5.1, M6.1) 은 회전자들의 모터 샤프트들 (M4.2, M5.2, M6.2) 과 함께 각각 롤링 베어링들 (15.1, 15.2, 15.3) 을 이용해 상기 하우징 실린더 블록 (12) 안에 회전 가능하게 설치되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 는 상기 각각의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 의 아웃풋측 (output-side) 단부를 향한, 적어도 하나의 전방 롤링 베어링 (15.1) 을 이용해 상기 하우징 실린더 블록 (12) 안에 회전 가능하게 설치되고, 각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 는 상기 각각의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 의 상기 아웃풋측 단부로부터 멀리 향하는, 적어도 하나의 후방 롤링 베어링 (15.2) 을 이용해 상기 하우징 실린더 블록 (12) 안에 회전 가능하게 설치되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 는 상기 각각의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 의 아웃풋측 단부를 향한, 적어도 하나의 전방 롤링 베어링 (15.1) 을 이용해 상기 기어 (13.1) 의 상기 기어 하우징 (14.1) 에 회전 가능하게 설치되고, 각각의 회전자 (M4.1, M5.1, M6.1) 는 상기 각각의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 의 상기 아웃풋측 단부로부터 멀리 향하는, 적어도 하나의 후방 롤링 베어링 (15.2) 을 이용해 상기 하우징 실린더 블록 (12) 안에 회전 가능하게 설치되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 기어 (13) 는 제 1 기어 (13.1) 로서 적어도 하나의 스퍼 기어단 (spur gear stage) 을 구비하며, 상기 적어도 하나의 스퍼 기어단은 적어도 하나의 기어 샤프트 위에 배열된 적어도 하나의 스퍼 기어를 포함하고, 상기 적어도 하나의 기어 샤프트는 각각 상기 적어도 하나의 모터 샤프트 (M4.2, M5.2, M6.2) 중 하나의 아웃풋측 단부 위에 꽂히고, 상기 암 붐 (6) 은 제 2 기어 (13.2) 를 구비하며, 상기 제 2 기어는 상기 제 1 기어 (13.1) 에 플랜지 연결되고, 상기 기어 샤프트의 적어도 하나의 아웃풋측 단부는 적어도 하나의 롤링 베어링 (15.3) 을 이용해 상기 제 2 기어 (13.2) 의 기어 하우징 안에 설치되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 기어 (13.2) 는 사이클로이드 기어이며, 상기 사이클로이드 기어는 균일하게 둘레에 걸쳐 분배되어 배열된 3개의 편심 샤프트 (eccentric shafts, 13.2a) 를 포함하고, 상기 하우징 실린더 블록 (12) 안에 회전 가능하게 설치된 상기 적어도 3개의 모터 (M4, M5, M6) 의 상기 모터 샤프트들 (M4.2, M5.2, M6.2) 은 상기 사이클로이드 기어에서의 편심 샤프트들 (13.2a) 처럼, 동일한 둘레 위에 상기 하우징 실린더 블록 (12) 안에 배열되는, 로봇 핸드-드라이브 장치를 갖는 로봇암.