KR20220047852A - 로봇의 관절 구조체 - Google Patents

로봇의 관절 구조체 Download PDF

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소 유키자키
준이치 카라스야마
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

본 발명에 따른 로봇의 관절 구조체는, 관절부(40)를 통해서, 회동 가능하게 연결되어 있는 제1 링크(10) 및 제2 링크(20)를 구비하고, 관절부(40)는, 제1 방향으로 그 축심이 향하도록 배치되고, 제1 링크(10)와 접속되어 있는 제1 회동 부재(41)와, 제1 방향에 대해 수직인 방향인 제2 방향으로 그 축심이 향하도록, 또한, 제1 회동 부재(41)와 계합되도록 배치되어 있는 한 쌍의 제2 회동 부재(42A, 42B)와, T자 형상으로 형성되고, 제1 축부(11)와 한 쌍의 제2 축부(12A, 12B)를 구비하는 축 부재(1)를 구비하고, 제2 축부에 접속되고, 제2 회동 부재를 내방으로 누르도록 구성되어 있는 누름 부재를 더 구비하고 있다.

Description

로봇의 관절 구조체
본 발명은 로봇의 관절 구조체에 관한 것이다.
2개의 베벨 기어에 끼워져 있고, 또한 맞물리도록, 기체(基體)에 배치되어 있는, 기어부를 구비하고, 2 자유도로 회전하는 노즐을 구비하는, 도장 작업에 사용되는 매니플레이터 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 참조).
일본특허공개공보 특개평7-24771호
그러나, 상기 특허문헌에 개시되어 있는 매니퓰레이터 장치에서는, 어떻게 하여, 2개의 베벨 기어 및 기어부를 기체에 장착시키는지가 개시되어 있지 않다. 또한, 베벨 기어는 축 방향으로 추력이 가해지기 때문에, 베벨 기어와 기어부의 맞물림이 느슨해지거나, 덜컹거림이 생길 우려가 있다.
본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 차동 기어 장치에서, 누름 부재에 의해, 한 쌍의 제2 회동 부재가 서로 근접하도록, 제2 회동 부재를 제2 축부로 누름으로써, 덜컹거림이 생기더라도, 그러한 덜컹거림을 해소할 수 있거나, 또는 덜컹거림의 발생을 억제할 수 있는, 로봇의 관절 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 종래의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 로봇의 관절 구조체는, 관절부를 통해서, 회동 가능하게 연결되어 있는 제1 링크 및 제2 링크와, 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 구비하고, 상기 관절부는, 제1 방향으로 그 축심이 향하도록 배치되고, 상기 제1 링크와 접속되어 있는 제1 회동 부재와, 상기 제1 방향에 대해 수직인 방향인 제2 방향으로 그 축심이 향하도록, 또한, 상기 제1 회동 부재와 계합(係合)되도록 배치되어 있는 한 쌍의 제2 회동 부재와, 제1 축부와 한 쌍의 제2 축부를 구비하는 축 부재를 구비하고, 상기 제1 액추에이터는, 회전 전달 부재를 통해서, 그 회전 운동을 일방의 상기 제2 회동 부재에 전달하도록 구성되어 있고, 상기 제2 액추에이터는, 상기 회전 전달 부재를 통해서, 그 회전 운동을 타방의 제2 회동 부재에 전달하도록 구성되어 있으며, 상기 축 부재는, 상기 제1 축부가, 상기 제1 방향을 향하도록, 또한, 한 쌍의 상기 제2 축부가 상기 제2 방향을 향하도록, 형성되어 있고, 상기 제1 회동 부재는, 상기 축 부재의 상기 제1 축부를 삽통(揷通)하도록 배치되어 있고, 한 쌍의 제2 회동 부재는, 서로 대향하고, 또한, 상기 축 부재의 상기 제2 축부를 삽통하도록, 배치되어 있고, 상기 제1 링크는, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터가 회전 운동을 함으로써, 상기 제2 링크에 대하여, 상대적으로 요동하도록 구성되어 있고, 제2 축부에 연결되고, 제2 회동 부재를 내방으로 누르도록 구성되어 있는 누름 부재를 더 구비하고 있다.
이에 따라서, 덜컹거림이 생기더라도, 그 덜컹거림을 해소할 수 있거나, 또는 덜컹거림의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 로봇의 관절 구조체에 의하면, 덜컹거림이 생기더라도, 그러한 덜컹거림을 해소할 수 있거나, 또는 덜컹거림의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시예 1에 따른 관절 구조체를 구비하는 로봇의 개략적인 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 여기서, 모든 도면에서 동일 또는 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 모든 도면에서, 본 발명을 설명하기 위한 구성 요소를 발췌하여 도시하고, 그 밖의 구성 요소에 대해서는 도시를 생략하고 있는 경우가 있다. 나아가, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
제1 실시예에 따른 로봇의 관절 구조체는, 관절부를 통해서, 회동 가능하게 연결되어 있는 제1 링크 및 제2 링크와, 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 구비하고, 관절부는, 제1 방향으로 그 축심이 향하도록 배치되고, 제1 링크와 접속되어 있는 제1 회동 부재와, 제1 방향에 대해 수직인 방향인 제2 방향으로 그 축심이 향하도록, 또한, 제1 회동 부재와 계합되도록 배치되어 있는 한 쌍의 제2 회동 부재와, 제1 축부와 한 쌍의 제2 축부를 구비하는 축 부재를 구비하고, 제1 액추에이터는, 회전 전달 부재를 통해서, 그 회전 운동을 일방의 제2 회동 부재에 전달하도록 구성되어 있고, 제2 액추에이터는, 회전 전달 부재를 통해서, 그 회전 운동을 타방의 제2 회동 부재에 전달하도록 구성되어 있으며, 축 부재는, 제1 축부가, 제1 방향을 향하도록, 또한, 한 쌍의 제2 축부가 제2 방향을 향하도록, 형성되어 있고, 제1 회동 부재는, 축 부재의 제1 축부를 삽통하도록 배치되어 있고, 한 쌍의 제2 회동 부재는, 서로 대향하고, 또한, 축 부재의 제2 축부를 삽통하도록, 배치되어 있고, 제1 링크는, 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터가 회전 운동을 함으로써, 제2 링크에 대하여, 상대적으로 요동하도록 구성되어 있고, 제2 축부에 연결되고, 제2 회동 부재를 내방으로 누르도록 구성되어 있는 누름 부재를 더 구비하고 있다.
또한, 제1 실시예에 따른 로봇의 관절 구조에서는, 회전 전달 부재는, 제1 액추에이터 또는 제2 액추에이터에 접속되어 있는 제1 회전 전달 부재와, 제2 방향으로 축심이 향하도록, 또한, 제1 회전 전달 부재와 계합되도록 배치되어 있는 제2 회전 전달 부재를 구비하여도 좋다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체에서는, 누름 부재는, 제2 회전 전달 부재를 통해서, 제2 회동 부재를 누르도록 구성되어 있어도 좋다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체에서는, 누름 부재와 제2 회전 전달 부재 사이에는, 베어링이 배치되어 있어도 좋다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체에서는, 제2 방향에서 볼 때, 누름 부재는 제2 축부와 겹치도록 배치되어 있어도 좋다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체에서는, 제2 링크에 배치되고, 제2 회전 전달 부재의 기단부와 맞닿도록 구성되어 있는 장착 부재와, 장착 부재와 제2 링크를 체결하는 체결 부재를 더 구비하고, 제2 방향에서 볼 때, 체결 부재는 제2 축부와 겹치지 않도록 배치되어 있어도 좋다.
이하, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체의 일례를 도 1 ~ 도 2를 참조하여 설명한다.
[로봇의 구성]
먼저, 제1 실시예에 따른 관절 구조체를 구비하는 로봇의 구성에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시예 1에 따른 관절 구조체를 구비하는 로봇의 개략적인 구성을 도시하는 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 로봇(200)은 몸체(201)와, 머리(202)와, 한 쌍의 팔(203, 203)과, 한 쌍의 다리(204, 204)와, 몸체(201) 내에 배치되어 있는 제어 장치(110)를 구비하고 있다.
제어 장치(110)는 마이크로 프로세서, CPU 등의 연산기와, ROM, RAM 등의 기억기를 구비하고 있다(도시하지 않음). 기억기에는, 기본 프로그램, 각종 고정 데이터 등의 정보가 기억되어 있다. 연산기는, 기억기에 기억된 기본 프로그램 등의 소프트웨어를 읽어내어 실행함으로써, 로봇(200)의 각종 동작을 제어한다.
여기서, 제어 장치(110)는, 집중 제어하는 단독의 제어 장치(110)에 의해 구성되어 있어도 좋고, 서로 협동하여 분산 제어하는 복수의 제어 장치(110)에 의해 구성되어 있어도 좋다. 제어 장치(110)는 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있어도 좋고, MPU, PLC(Programmable Logic Controller), 논리 회로 등으로 구성되어 있어도 좋다.
[로봇의 관절 구조체의 구성]
도 2는 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체의 개략적인 구성을 도시하는 사시도이다. 여기서, 도 2에서는, 로봇의 관절 구조체의 상하 방향 및 좌우 방향을 도면에서 상하 방향 및 좌우 방향으로 나타내고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)는, 제1 링크(10), 제2 링크(20), 제1 액추에이터(30A), 제2 액추에이터(30B) 및 관절부(40)를 구비하고 있고, 제1 링크(10)와 제2 링크(20)는, 관절부(40)를 통해서, 회동 가능하게 연결되어 있다.
그리고, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 제1 액추에이터(30A) 및 제2 액추에이터(30B)가 회전 동작(회전 운동)을 함으로써, 제1 링크(10)가 제2 링크(20)에 대해서, 상대적으로 요동하도록 구성되어 있다.
제1 실시예에 따른 로봇의 관절 구조체(100)는, 예를 들어, 제1 링크(10)가 로봇(200)의 몸체의 하반신 부분을 구성하고, 제2 링크(20)가 로봇(200)의 몸체의 상반신 부분을 구성하며, 관절부(40)가 로봇의 허리 관절을 구성하는 형태라도 좋다. 또한, 관절 구조체(100)는, 예를 들어, 제1 링크(10)가 로봇(200)의 손 부분을 구성하고, 제2 링크(20)가 로봇(200)의 전완 부분을 구성하고, 관절부(40)가 손목의 관절을 구성하는 형태라도 좋다.
나아가, 관절 구조체(100)는, 예를 들어, 제1 링크(10)가 로봇(200)의 발 부분을 구성하고, 제2 링크(20)가 로봇(200)의 하퇴(下腿) 부분을 구성하고, 관절부(40)가 발목의 관절을 구성하는 형태라도 좋다. 또한, 관절 구조체(100)는, 예를 들어, 제1 링크(10)가 로봇(200)의 몸체의 상반신 부분을 구성하고, 제2 링크(20)가 로봇(200)의 머리 부분을 구성하고, 관절부(40)가 목 관절을 구성하는 형태라도 좋다.
제1 링크(10)는, 제1 실시예에서, 상자 형상으로 형성되어 있고, 관절부(40)의 제1 회동 부재(41)의 하부에, 적절한 수단(예를 들어, 볼트, 너트 등의 체결 부재)에 의해 고정되어 있다. 제1 회동 부재(41)는 베벨 기어로 구성되고, 그 내주면에는, 베어링 부재(2, 3)를 통해서, 축 부재(1)의 제1 축부(11)가 끼워져 있다. 베어링 부재(2, 3)로서는 볼 베어링을 사용하여도 좋다.
축 부재(1)는 대략 T자 형상으로 형성되어 있고, 제1 축부(11)와 한 쌍의 제2 축부(12A, 12B)를 구비한다. 제1 축부(11)는 그 축심이 제1 방향(여기에서는, 상하 방향)을 향하도록 배치되어 있고, 한 쌍의 제2 축부(12A, 12B)는 그 축심이 제1 방향에 직교하는 방향인 제2 방향(여기에서는, 좌우 방향)을 향하도록 배치된다.
이에 따라서, 제1 링크(10)는 제1 회동 부재(41)의 회동에 따라서, 제2 링크(20)에 대하여, 제1 축부(11) 둘레로 회동할 수 있다 여기서, 축 부재(1)는 십자 형상으로 형성되어도 좋다.
한편, 제2 링크(20)는 한 쌍의 판상의 제1 부재(21A, 21B)와 하우징(22)을 구비하고 있다. 제1 부재(21A, 21B)는 그 주면(主面)을 서로 대향하도록 배치되어 있다. 제1 부재(21A, 21B)의 주면에는, 각각 단차 형상으로 형성되어 있는 관통공(22A, 22B)이 설치되어 있다.
또한, 제1 부재(21A, 21B) 사이의 공간에는, 하우징(22)이 배치되어 있다. 하우징(22)에는, 제2 방향을 따라 배열되도록, 제1 액추에이터(30A) 및 제2 액추에이터(30B)가 배치되어 있다.
제1 액추에이터(30A) 및 제2 액추에이터(30B)는, 여기에서는, 서보 모터로 구성되어 있다. 제1 액추에이터(30A)의 축부(31A)에는, 제1 회전 전달 부재(51A)가 끼워져 있다. 제1 회전 전달 부재(51A)는, 체결 부재(여기에서는, 볼트)(32A)에 의해 축부(31A)에 고정되어 있다. 마찬가지로, 제2 액추에이터(30B)의 축부(31B)에는, 제1 회전 전달 부재(51B)가 끼워져 있다. 제1 회전 전달 부재(51B)는 체결 부재(32B)(여기에서는, 볼트)(32B)에 의해 축부(31B)에 고정되어 있다.
제1 회전 전달 부재(51A)에는, 제2 회전 전달 부재(52A)가 치합(계합)되어 있다. 제1 회전 전달 부재(51A) 및 제2 회전 전달 부재(52A)는 베벨 기어로 구성되어 있다. 제2 회전 전달 부재(52A)는, 축심이 제2 방향을 향하도록 배치되어 있고, 관통공이 설치되어 있다. 여기서, 제1 회전 전달 부재(51A) 및 제2 회전 전달 부재(52A)를 회전 전달 부재라고 칭하는 경우가 있다.
제2 회전 전달 부재(52A)의 좌측 단부에는, 제2 회동 부재(42A)가 배치되어 있다. 제2 회동 부재(42A)는 베벨 기어로 구성되어 있고, 그 축심이 제2 회전 전달 부재(52A)의 축심과 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 제2 회동 부재(42A)에는, 관통공이 설치되어 있다. 제2 회동 부재(42A)의 내주면에는, 베어링 부재(4A)를 통해 축 부재(1)의 제2 축부(12A)가 끼워져 있다.
마찬가지로, 제1 회전 전달 부재(51B)에는 제2 회전 전달 부재(52B)가 치합(계합)되어 있다. 제1 회전 전달 부재(51B) 및 제2 회전 전달 부재(52B)는 베벨 기어로 구성되어 있다. 제2 회전 전달 부재(52B)는, 축심이 제2 방향을 향하도록 배치되어 있고, 관통공이 설치되어 있다. 여기서, 제1 회전 전달 부재(51B) 및 제2 회전 전달 부재(52B)를 회전 전달 부재라고 칭하는 경우가 있다.
제2 회전 전달 부재(52B)의 좌측 단부에는, 제2 회동 부재(42B)가 배치되어 있다. 제2 회동 부재(42B)는 베벨 기어로 구성되어 있고, 그 축심이 제2 회전 전달 부재(52B)의 축심과 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 제2 회동 부재(42B)에는, 관통공이 설치되어 있다. 제2 회동 부재(42B)의 내주면에는, 베어링 부재(4B)를 통해 축 부재(1)의 제2 축부(12B)가 끼워져 있다.
또한, 제2 회전 전달 부재(52A)의 기단부(여기에서는, 우측 단부)는, 관통공(22A)에 삽입되어 있다. 관통공(22A)에는, 당해 관통공(22A)을 덮도록, 판상의 장착 부재(60A)가 배치되어 있다.
장착 부재(60A)에는, 볼록부(61A)가 설치되어 있다. 볼록부(61A)는, 그 선단면(여기에서는, 좌측 단부면)이, 제2 회전 전달 부재(52A)의 기단부와 맞닿도록 형성되어 있다. 또한, 관통공(22A)에는, 당해 관통공(22A)의 단차부, 볼록부(61A)의 외주면 및 제2 회전 전달 부재(52A)에서 기단부의 외주면과 맞닿도록, 베어링 부재(5A)가 배치되어 있다. 베어링 부재(5A)로서는, 볼 베어링을 이용하여도 좋다.
그리고, 장착 부재(60A)는 체결 부재(70A)에 의해 제1 부재(21A)에 체결되어 있다. 이에 따라서, 제2 회전 전달 부재(52A) 및 제2 회동 부재(42A)를 좌측(내방)으로 누를 수 있다.
여기서, 제2 방향에서 볼 때, 체결 부재(70A)는 제2 축부(12A)와 겹치지 않도록 배치되어 있다. 더 구체적으로, 체결 부재(70A)는 관통공(22A)의 외방에 위치하도록 배치되어 있다.
장착 부재(60A)의 볼록부(61A)에는, 제2 회동 부재(42A) 및 제2 회전 전달 부재(52A)의 관통공과 연통하도록, 두께 방향으로 연장되는 관통공(62A)이 형성되어 있다. 관통공(62A)에는 누름 부재(81A), 칼라(collar) 부재(82A) 및 베어링 부재(83A)가 배치되어 있다.
누름 부재(81A)는, 여기에서는, 체결 부재(볼트)로 구성되어 있고, 머리부와 축부를 구비하고 있다. 누름 부재(81A)는, 축부의 축심이, 제2 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 즉, 제2 방향에서 볼 때, 누름 부재(81A)는 제2 축부(12A)와 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 누름 부재(81A)에서 축부의 선단부는, 제2 축부(12A)의 선단부에 접속되어 있다.
칼라 부재(82A)는, 통 형상으로 형성되어 있고, 선단면이 제2 축부(12A)의 선단면(우측 단부면)과 맞닿도록 배치되어 있다. 칼라 부재(82A)의 내부 공간에는, 누름 부재(81A)의 축부가 삽통되어 있다.
누름 부재(81A)에서 머리부의 좌측 단부면과 칼라 부재(82A)의 기단면(우측 단부면) 사이에는 베어링 부재(83A)가 배치되어 있다. 베어링 부재(83A)는, 여기에서는, 플랜지 부착형 볼 베어링으로 구성되어 있고, 플랜지 부분이 제2 회전 전달 부재(52A)의 기단부와 맞닿는다.
이에 따라서, 누름 부재(81A)를 제2 축부(12A)에 접속(나사 결합)시킴으로써, 제2 회전 전달 부재(52A)를 통해서, 제2 회동 부재(42A)를 내방으로(제2 회동 부재(42B)에 근접시키도록), 누를 수 있다. 따라서, 제1 회전 전달 부재(51A)와 제2 회전 전달 부재(52A) 사이, 및/또는 제2 회동 부재(42A)와 제1 회동 부재(41) 사이에서, 덜컹거림의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 덜컹거림이 발생하더라도, 누름 부재(81A)를 제2 축부(12A)에 비틀어 박는 것만으로, 덜컹거림을 해소할 수 있다.
여기서, 본 실시예 1에서는, 베어링 부재(83A)를 플랜지 부착형 볼 베어링으로 구성하고, 플랜지 부분이 제2 회전 전달 부재(52A)와 맞닿음으로써, 누름 부재(81A)에 의해, 제2 회전 전달 부재(52A) 및 제2 회동 부재(42A)를 누르는 형태를 채용하였지만, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제2 회전 전달 부재(52A)의 기단부에 단차부를 설치하고, 당해 단차부에 베어링 부재(83A)를 배치하는 형태를 채용하여도 좋다. 즉, 플랜지부를 사용하지 않아도, 누름 부재(81A)에 의해, 제2 회전 전달 부재(52A) 및 제2 회동 부재(42A)를 누를 수 있는 형태를 채용하여도 좋다. 이 경우, 베어링 부재(83A)는 다양한 볼 베어링을 사용할 수 있다.
마찬가지로, 제2 회전 전달 부재(52B)의 기단부(여기에서는, 좌측 단부)는, 관통공(22B)에 삽입되어 있다. 관통공(22B)에는, 당해 관통공(22B)을 덮도록, 판상의 장착 부재(60B)가 배치되어 있다.
장착 부재(60B)에는, 볼록부(61B)가 설치되어 있다. 볼록부(61B)는, 그 선단면(여기에서는, 우측 단부면)이, 제2 회전 전달 부재(52B)의 기단부와 맞닿도록 형성되어 있다. 또한, 관통공(22B)에는, 당해 관통공(22B)의 단차부, 볼록부(61B)의 외주면 및 제2 회전 전달 부재(52B)에서 기단부의 외주면과 맞닿도록, 베어링 부재(5B)가 배치되어 있다. 베어링 부재(5B)로서는, 볼 베어링을 이용하여도 좋다.
그리고, 장착 부재(60B)는 체결 부재(70B)에 의해 제1 부재(21B)에 체결되어 있다. 이에 따라서, 제2 회전 전달 부재(52B) 및 제2 회동 부재(42B)를 우측으로 누를 수 있다.
여기서, 제2 방향에서 볼 때, 체결 부재(70B)는 제2 축부(12B)와 겹치지 않도록 배치되어 있다. 더 구체적으로, 체결 부재(70B)는 관통공(22B)의 외방에 위치하도록 배치되어 있다.
장착 부재(60B)의 볼록부(61B)에는, 제2 회동 부재(42B) 및 제2 회전 전달 부재(52B)의 관통공과 연통하도록, 두께 방향으로 연장되는 관통공(62B)이 형성되어 있다. 관통공(62B)에는 누름 부재(81B), 칼라 부재(82B) 및 베어링 부재(83B)가 배치되어 있다.
누름 부재(81B)는, 여기에서는, 체결 부재(볼트)로 구성되어 있고, 머리부와 축부를 구비하고 있다. 누름 부재(81B)는, 축부의 축심이, 제2 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 즉, 제2 방향에서 볼 때, 누름 부재(81B)는 제2 축부(12B)와 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 누름 부재(81B)에서 축부의 선단부는, 제2 축부(12B)의 선단부에 접속되어 있다.
칼라 부재(82B)는, 통 형상으로 형성되어 있고, 선단면이 제2 축부(12B)의 선단면(좌측 단부면)과 맞닿도록 배치되어 있다. 칼라 부재(82B)의 내부 공간에는, 누름 부재(81B)의 축부가 삽통되어 있다.
누름 부재(81B)에서 머리부의 우측 단부면과 칼라 부재(82B)의 기단면(좌측 단부면) 사이에는 베어링 부재(83B)가 배치되어 있다. 베어링 부재(83B)는, 여기에서는, 플랜지 부착형 볼 베어링으로 구성되어 있고, 플랜지 부분이 제2 회전 전달 부재(52B)의 기단부와 맞닿는다.
이에 따라서, 누름 부재(81B)를 제2 축부(12B)에 접속(나사 결합)시킴으로써, 제2 회전 전달 부재(52B)를 통해서, 제2 회동 부재(42B)를 내방으로(제2 회동 부재(42A)에 근접시키도록), 누를 수 있다. 따라서, 제1 회전 전달 부재(51B)와 제2 회전 전달 부재(52B) 사이, 및/또는 제2 회동 부재(42B)와 제1 회동 부재(41) 사이에서, 덜컹거림의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 덜컹거림이 발생하더라도, 누름 부재(81B)를 제2 축부(12B)에 비틀어 박는 것만으로, 덜컹거림을 해소할 수 있다.
여기서, 본 실시예 1에서는, 베어링 부재(83B)를 플랜지 부착형 볼 베어링으로 구성하고, 플랜지 부분이 제2 회전 전달 부재(52B)와 맞닿음으로써, 누름 부재(81B)에 의해, 제2 회전 전달 부재(52B) 및 제2 회동 부재(42B)를 누르는 형태를 채용하였지만, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제2 회전 전달 부재(52B)의 기단부에 단차부를 설치하고, 당해 단차부에 베어링 부재(83B)를 배치하는 형태를 채용하여도 좋다. 즉, 플랜지부를 사용하지 않아도, 누름 부재(81B)에 의해, 제2 회전 전달 부재(52B) 및 제2 회동 부재(42B)를 누를 수 있는 형태를 채용하여도 좋다. 이 경우, 베어링 부재(83B)는 다양한 볼 베어링을 사용할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 누름 부재(81A)를 제2 축부(12A)에 접속시킴으로써, 제2 회전 전달 부재(52A)를 통해서, 제2 회동 부재(42A)는 내방으로(제2 회동 부재(42B)에 근접하도록), 누를 수 있다.
따라서, 차동 기어 장치에서, 제1 회전 전달 부재(51A)와 제2 회전 전달 부재(52A) 사이 및/또는 제2 회동 부재(42A)와 제1 회동 부재(41) 사이에서, 덜컹거림의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 덜컹거림이 발생하여도, 누름 부재(81A)를 제2 축부(12A)에 비틀어 박는 것만으로, 덜컹거림을 해소할 수 있다. 즉, 관절부(40)의 강성을 크게 할 수 있다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 누름 부재(81B)를 제2 축부(12B)에 접속시킴으로써, 제2 회전 전달 부재(52B)를 통해서, 제2 회동 부재(42B)를 내방으로(제2 회동 부재(42A)에 근접하도록), 누를 수 있다.
따라서, 차동 기어 장치에서, 제1 회전 전달 부재(51B)와 제2 회전 전달 부재(52B) 사이 및/또는 제2 회동 부재(42B)와 제1 회동 부재(41) 사이에서, 덜컹거림의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 덜컹거림이 발생하여도, 누름 부재(81B)를 제2 축부(12B)에 비틀어 박는 것만으로, 덜컹거림을 해소할 수 있다. 즉, 관절부(40)의 강성을 크게 할 수 있다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 베어링 부재(83A)를 플랜지 부착형 볼 베어링으로 구성하고, 플랜지 부분을 제2 회전 전달 부재(52A)와 접촉시키고 있다. 그리고, 플랜지 부분을 통해서, 누름 부재(81A)에 의해, 제2 회전 전달 부재(52A) 및 제2 회동 부재(42A)를 누르고 있다.
따라서, 제2 회전 전달 부재(52A)에 단차부를 설치할 필요가 없고, 관통공(62A)을 크게 형성(관통공(62A)의 체적을 크게 할) 필요가 없기 때문에, 관절부(40)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 베어링 부재(83B)를 플랜지 부착형 볼 베어링으로 구성하고, 플랜지 부분을 제2 회전 전달 부재(52B)와 접촉시키고 있다. 그리고, 플랜지 부분을 통해서, 누름 부재(81B)에 의해, 제2 회전 전달 부재(52B) 및 제2 회동 부재(42B)를 누르고 있다.
따라서, 제2 회전 전달 부재(52B)에 단차부를 설치할 필요가 없고, 관통공(62B)을 크게 형성(관통공(62B)의 체적을 크게 할) 필요가 없기 때문에, 관절부(40)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 장착 부재(60A)는 체결 부재(70A)에 의해 제1 부재(21A)에 체결되어 있다. 이에 따라서, 제2 회전 전달 부재(52A) 및 제2 회동 부재(42A)를 좌측으로 누를 수 있고, 제1 회전 전달 부재(51A)와 제2 회전 전달 부재(52A)의 계합 및/또는 제2 회동 부재(42A)와 제1 회동 부재(41)의 계합을 충분히 담보할 수 있다. 또한, 체결 부재(70A)가 제2 축부(12A)와 겹치지 않도록 배치되어 있기 때문에, 관절부(40)의 동작 범위를 충분히 담보할 수 있다.
또한, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 장착 부재(60B)는 체결 부재(70A)에 의해 제1 부재(21B)에 체결되어 있다. 이에 따라서, 제2 회전 전달 부재(52B) 및 제2 회동 부재(42B)를 우측으로 누를 수 있고, 제1 회전 전달 부재(51B)와 제2 회전 전달 부재(52B)의 계합 및/또는 제2 회동 부재(42B)와 제1 회동 부재(41)의 계합을 충분히 담보할 수 있다. 또한, 체결 부재(70B)가 제2 축부(12B)와 겹치지 않도록 배치되어 있기 때문에, 관절부(40)의 동작 범위를 충분히 담보할 수 있다.
제1 실시예에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 제1 회동 부재(41)의 톱니 수가, 제2 회동 부재(42A, 42B)의 톱니 수보다 많아지도록, 제1 회동 부재(41) 및 제2 회동 부재(42A, 42B)를 구성하는 경우에는, 제2 링크(20)에 대해서, 제1 링크(10)의 요동 동작의 속도를 크게 할 수 있다.
또한, 제1 실시예에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서, 제1 회동 부재(41)의 톱니 수 보다 제2 회동 부재(42A, 42B)의 톱니 수가 많아지도록, 제1 회동 부재(41) 및 제2 회동 부재(42A, 42B)를 구성하는 경우에는, 제1 액추에이터(30A) 및 제2 액추에이터(30B)의 회전 동작에 대응하여, 요동 동작을 하는 제1 링크(10)의 진폭을 줄일 수 있다.
따라서, 고가의 고정밀도의 회전 센서 또는 전류 센서를 배치할 필요가 없고, 관절 구조체(100)의 저비용화, 나아가서는, 로봇의 저비용화를 도모할 수 있다. 나아가, 제어 장치(110)에 의한 제1 액추에이터(30A) 및 제2 액추에이터(30B)의 제어가 용이해진다.
여기서, 본 실시예 1에 따른 로봇의 관절 구조체(100)에서는, 회전 전달 부재로서, 베벨 기어를 이용하여, 액추에이터의 회전 운동을 제2 회동 부재에 전달하는 형태를 채용하였지만, 이에 한정되지 않는다. 액추에이터의 회전 운동을 제2 회동 부재에 전달할 수 있다면, 회전 전달 부재는 다양한 공지된 기구를 이용할 수 있고, 어떠한 형태를 채용하여도 좋다. 예를 들어, WO2018/097251에 개시된 바와 같이, 직동 액추에이터를 이용하여, 액추에이터의 회전 운동을 진퇴 운동으로 바꾸어 제2 회동 부재에 전달하는 형태를 채용하여도 좋다. 이 경우, 직동 액추에이터를 구성하는 실린더(예를 들어, 볼 나사 기구 등)가 회전 전달 부재를 구성한다.
상기 설명으로부터, 당업자에게는 본 발명의 많은 개선 또는 다른 실시예가 명확할 것이다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시로서 해석되어야 하며, 당업자에게 본 발명을 실시하는 최선의 형태를 교시하기 위한 목적으로 제공되었다. 본 발명을 벗어나지 않으면서, 그 구조 및/또는 기능의 세부 사항을 실질적으로 변경할 수 있다.
본 발명의 로봇의 관절 구조체는, 덜컹거림이 생기더라도, 그 덜컹거림을 해소할 수 있거나, 또는 덜컹거림의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 산업 로봇의 분야에 있어서 유용하다.
1: 축 부재 2: 베어링 부재
4A: 베어링 부재 4B: 베어링 부재
5A: 베어링 부재 5B: 베어링 부재
10: 제1 링크 11: 제1 축부
12A: 제2 축부 12B: 제2 축부
20: 제2 링크 21A: 제1 부재
21B: 제1 부재 22: 케이싱
22A: 관통공 22B: 관통공
30A: 제1 액추에이터 30B: 제2 액추에이터
31A: 축부 31B: 축부
32A: 체결 부재 32B: 체결 부재
40: 관절부 41: 제1 회동 부재
42A: 제2 회동 부재 42B: 제2 회동 부재
51A: 제1 회전 전달 부재 51B: 제1 회전 전달 부재
52A: 제2 회전 전달 부재 52B: 제2 회전 전달 부재
60A: 장착 부재 60B: 장착 부재
61A: 볼록부 61B: 볼록부
62A: 관통공 62B: 관통공
70A: 체결 부재 70B: 체결 부재
81A: 누름 부재 81B: 누름 부재
82A: 칼라 부재 82B: 칼라 부재
83A: 베어링 부재 83B: 베어링 부재
100: 관절 구조체 110: 제어 장치
200: 로봇 201: 몸체
202: 머리 203: 팔
204: 다리

Claims (6)

  1. 관절부를 통해서, 회동 가능하게 연결되어 있는 제1 링크 및 제2 링크와,
    제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 구비하고,
    상기 관절부는, 제1 방향으로 그 축심이 향하도록 배치되고, 상기 제1 링크와 연결되어 있는 제1 회동 부재와, 상기 제1 방향에 대해 수직인 방향인 제2 방향으로 그 축심이 향하면서 상기 제1 회동 부재와 계합되도록 배치되어 있는 한 쌍의 제2 회동 부재와, 제1 축부와 한 쌍의 제2 축부를 구비하는 축 부재를 구비하고,
    상기 제1 액추에이터는, 회전 전달 부재를 통해서, 그 회전 운동을 일방의 상기 제2 회동 부재에 전달하도록 구성되어 있고,
    상기 제2 액추에이터는, 상기 회전 전달 부재를 통해서, 그 회전 운동을 타방의 제2 회동 부재에 전달하도록 구성되어 있으며,
    상기 축 부재는, 상기 제1 축부가 상기 제1 방향을 향하면서 한 쌍의 상기 제2 축부가 상기 제2 방향을 향하도록 형성되어 있고,
    상기 제1 회동 부재는, 상기 축 부재의 상기 제1 축부를 삽통하도록 배치되어 있고,
    한 쌍의 제2 회동 부재는, 서로 대향하면서 상기 축 부재의 상기 제2 축부를 삽통하도록 배치되어 있고,
    상기 제1 링크는, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터가 회전 운동을 함으로써, 상기 제2 링크에 대하여 상대적으로 요동하도록 구성되어 있고,
    상기 제2 축부에 연결되고, 상기 제2 회동 부재를 안쪽으로 누르도록 구성되어 있는 누름 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 전달 부재는, 상기 제1 액추에이터 또는 상기 제2 액추에이터에 연결되어 있는 제1 회전 전달 부재와, 상기 제2 방향으로 축심이 향하면서 상기 제1 회전 전달 부재와 계합되도록 배치되어 있는 제2 회전 전달 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 누름 부재는, 상기 제2 회전 전달 부재를 통해서, 상기 제2 회동 부재를 누르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 누름 부재와 상기 제2 회전 전달 부재 사이에는 베어링이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구조체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 방향에서 볼 때, 상기 누름 부재는 상기 제2 축부와 겹치도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구조체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 링크에 배치되고, 상기 제2 회전 전달 부재의 기단부와 맞닿도록 구성되어 있는 장착 부재와,
    상기 장착 부재와 상기 제2 링크를 체결하는 체결 부재를 더 구비하고,
    상기 제2 방향에서 볼 때, 상기 체결 부재는 상기 제2 축부와 겹치지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구조체.
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