KR930002624B1

KR930002624B1 - 케이블 연장 수단을 갖는 산업용 로보트

Info

Publication number: KR930002624B1
Application number: KR1019880701161A
Authority: KR
Inventors: 겐이찌 도요다; 노부또시 도리이; 히또시 미즈노; 교오지 이와사끼; 마사나오 미야와끼
Original assignee: 화낙 가부시끼가이샤; 이나바 세이우에몽
Priority date: 1987-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1993-04-06
Also published as: KR890700439A; EP0299083B1; DE3881590T2; US4969795A; JPS63185596A; JPH0314597B2; DE3881590D1; EP0299083A1; EP0299083A4; WO1988005368A1

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

케이블 연장 수단을 갖는 산업용 로보트

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 목적, 특징과 장점은 첨가된 도면과 관련하여 하기 설명으로써 보아 명백해질 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 산업용 로보트를 위한 케이블 연장 수단의 배열을 도시한 종단면도.

제2도는 제1도에서 도시된 케이블 도관 수단의 구조를 구체적으로 도시한 분해 사시도.

제3도는 제1도 및 제2도에서 도시된 케이블 연장 수단과 합체된 다축 관절 로보트의 사시도.

[발명의 상세한 설명]

[기술적인 분야]

본 발명은 산업용 로보트를 위한 케이블 연장 수단에 관한 것으로, 특히 산업용 로보트의 팔기구를 향하여 로보트 선회부를 거쳐 산업용 로보트의 고정된 원통형 몸체의 하단으로 부터 연장된 다수의 케이블을 보호하도록 지지하고, 최소한의 가능한 범위로 로보트 선회부의 선회 동작에 수반하는 케이블의 요동을 억제하여 케이블의 보호와 장수명화를 가능케하는 케이블 안내부재를 포함하는 케이블 연장수단이 장치된 산업용 로보트에 관한 것이다.

[종래기술]

산업용 로보트에 있어서, 다축 관절 로보트는 지지기구로써 고정된 몸체와 선호 동작을 위한 고정된 몸체상에 장착된 선회 몸체를 구비하는 구조적 요소와 선회 몸체와 선회 가능토록 결합된 로보트 팔, 로보트 손목, 로보트 손과 용접구 같은 단부 작동체를 구비하는 로보트 팔기구를 포함한다. 최상의 경우에 있어서, 전기 모터는 선회 동작 또는 요동을 위한 구조적 요소의 구동을 위한 구동모터로써 사용된다. 따라서 케이블은 로보트 제어기로부터 다축 관절 로보트의 구동 모터까지 전력을 공급하고, 로보트 제어기와 탐지기 사이에서 위치를 제어하기 위한 제어신호를 교환하기 위하여 로보트 조립체의 내외부로 연장되어야 한다. 이런 목적을 위해 케이블을 연장하도록 케이블 연장수단이 제안되었지만 선회 몸체와 로보트 팔기구가 선회동작 또는 요동을 위해 구동될때 케이블의 마모 비틀림, 구부림으로 인하여 케이블 외장을 손상시키고 케이블의 콘덕터를 망가뜨릴 수 있다. 그러므로 케이블 연장 수단이 케이블의 마모, 비틀림, 구부림등을 방해하도록 케이블 연장 수단의 구조적 상태가 필요하다.

따라서 지금까지 제안되었고 공급되었던 케이블 연장 수단은 관련된 산업용 로보트의 본래 구조와 작동모드에 따라 적절히 케이블을 안내하도록 설계되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 산업용 로보트에 보편적으로 적용할 수 있는 케이블 연장 수단을 제공하는데는 어려움이 있으며, 특히 최대한도의 단순화된 구조를 가지며 저비용으로 제조되도록 설계된 다축 관절 로보트용 케이블 연장 수단을 제공하는데는 어려움이 있었다.

[발명의 설명]

따라서, 본 발명의 목적은 상기 필요한 상태에 부합하는 산업용 로보트의 케이블 연장 수단을 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 케이블 연장 수단과 합체된 다축 관절 산업용 로보트를 제공하는 것이다.

본 발명은 원통형 고정된 로보트 몸체와, 원통형 고정된 로보트 몸체상에 장착된 선회 몸체와, 선회 몸체와 선회 가능하게 결합된 로보트 팔기구와, 로보트 팔기구를 향하여 원통형 고정된 로보트 몸체의 하단부로 부터 연장된 안내 케이블을 보호하고 공동으로 되어 있는 케이블 연장 수단을 구비하며, 케이블 연장 수단이 원통형 고정된 로보트 몸체 외면을 따라 수직으로 연장된 케이블 안내 수단을 가지며, 상부 베어링 부재에 의해 선회 몸체의 선회 동작축상의 선회 몸체와 선회 가능하게 결합된 상단부를 가지며, 하부 베어링 부재에 의해 선회 몸체의 선회 동작축상의 원통형 고정된 로보트 몸체와 선회 가능하게 결합된 하단부를 갖는것을 특징으로 하는 산업용 로보트를 제공하는 것이다. 케이블 연장 수단은 하부 베어링 부재의 중앙 구멍을 통해 원통형 고정된 로보트 몸체의 하단부로부터 연장되는 케이블을 보호하도록 유지시키며 선회 몸체상의 고정된 케이블을 통해 케이블 안내 수단의 상단부로 부터 연장되도록 케이블을 안내한다. 케이블 안내수단은 로보트 구조의 외면에 위치하고 단순화된 구조와 저비용으로 만들어졌다.

[발명을 수행하기 위한 최상의 방법]

제1도를 참조하면, 비교적 단순한 구조를 갖는 다축 관절 로보트에서 실시된 본 발명에 따른 적합한 실시예에 있어서 산업용 로보트(10)는 플로어상에 위치한 정지된 로보트이며 고정된 기부판(12)과 기부판(12)상에 똑바로 서 있는 원통형 고정된 로보트 몸체(l4)를 갖는다. 고정된 로보트 몸체(14)는 용접 또는 볼트같은 적절한 고정 수단에 의해 기부판(12)에 고정된 공동 구조로 되어 있다. 전기적이나 기계적으로 연결된 케이블을 위한 커넥터 상자(16)는 로보트 몸체(14)의 하단부에 고정되어 부착되어 있고, 케이블 커넥터(18)의 적절한 수(본 실시예에서는 2개의 케이블 커넥터)가 커넥터 상자(16)상에 구비된다. 도시되지 않았지만 로보트 제어기 또는 그와 비슷한 것으로부터 연장된 외면 케이블의 케이블 커넥터는 케이블 커넥터(18)와 연결되어 있다. 커넥터 상자(16) 그 자체는 금속판의 구부림에 의해 상자형 구조의 부재로써 형성된 값싼 콘테이너이다.

플랜지판(20)은 고정된 로보트 몸체(14)의 상단부에 부착되고, 구동 모터 Mθ는 고정된 로보트 몸체(14)의 내부 공간내에서 플랜지판(20)으로부터 고정되어 매달려 있으며 구동 모터 Mθ의 출력 샤프트는 플랜지판(20)으로부터 상부로 돌출되어 있다. 구동 모터 Mθ의 출력 샤프트는 고감속비를 갖는 보편적으로 잘 알려진 감속기어(22)(예를들면, 보편적으로 잘 알려진 "하모닉 드라이브 R")의 입력 유닛트(22a)와 연결되어 있다. 감속기어(22)는 입력 속도를 저출력 속도로 바꾼 후 볼트같은 적절한 고정수단(24)에 의해 감속기어(22)의 출력 유닛트(22b)와 고정되어 연결된 선회 몸체(26)에 구동 모터 Mθ의 출력 토크(torque)를 전달한다. 본 실시예에서, 감속기어(22)와 선회 몸체(26)의 출력 유닛트(22b)는 베어링(28)상에서 회전된다.나중에 설명될 로보트 팔기구는 선회 몸체(26)의 선회 동작축에 거의 수직한 수평축에 대해 요동을 위해 선회되도록 결합된 구조에 의해 선회 몸체(26)의 말단과 선회 가능하게 결합되어 있다. 제1도에서, 선회 몸체(26)의 말단은 파단되어 도시되지 않았다.

케이블 안내부재(30)는 로보트 몸체(14) 외면에 연장되어 있다. 케이블 안내부재(30)는 로보트 몸체(14) 외면의 세로 방향으로 연장된 개별적인 부재이며, 보호적으로 유지되는 케이블(50)을 위한 주구조부로써 세로방향으로 연장된 케이블 포지부(32)를 갖는다. 케이블 포지부(32)는 케이블(50)을 포지하도록 거의 U자형 횡단부로 형성되어 있다. 케이블(50)은 공동으로 케이블을 포지하기 위한 타이 밴드와 가죽끈을 가지고 케이블 안내부재(30)의 케이블 포지부(32)로 고정되어 있다. 상측면 아암부(34)와 하측면 아암부(36)는 경사부를 경유하여 각각 연장되는 케이블 포지부(32)의 상·하단부에서 각기 케이블 포지부(32)와 일체로 형성되어 있다. 상측면 아암부(34)는 선회 몸체와 가까이 위치하고, 자유 단부에 피봇(38)을 구비하도록 연장된다. 피봇(38)은 용접이나 볼트같은 적당한 고정 방법에 의해 고정되고 선회 몸체(26)의 선회 동작축과 동축으로 선회 몸체(26) 일단부상에 포지되는 상부 베어링 부재(40)에서 고정된다. 피봇(38)과 베어링 부재(40)는 피봇 구조를 이룬다.

한편, 하측면 아암부(36)는 고정된 로보트 몸체(14)의 하단부에서 고정된 로보트 몸체(14)의 내부 공간으로 형성된 개구(14a)를 통해 연장되고 선회 몸체(26)의 선회 동작축과 동축으로 배열된 하부 베어링 부재(14)를 포함하는 피봇 구조에 의해 커넥터 상자(16)의 날름쇠(16a)로 선회 가능하게 결합되어 있다. 하부베어링 부재(42)는 케이블이 상부로 연장되도록 케이블(50)을 수용하기 위한 중앙 구멍(42a)을 갖는다. 베어링은 케이블 안내 부재(30)를 선회 가능하게 포지하기 위한 피봇 구조에 조립되도록 상부 베어링 부재(40)와 하부 베어링 부재(42)로써 결합된 저비용으로 판매되는 플랜지 외부링을 갖는다.

케이블 안내 부재(30)는 무게가 가볍고, 로보트의 값싼 구조 성분을 갖으며, 나중에 설명되겠지만 단일의 금속판으로 절단된 블랭크의 구부림에 의해 형성되며, 고정된 로보트 몸체(14) 외면의 선회 동작을 위해 고정된 로보트 몸체(14)와 결합된다. 케이블(50)은 케이블 커넥터(18)로부터 시작된 케이블 안내 부재(30)에 의해 유지되고, 하부 베어링 부재(42)의 구멍(42a)을 통하여 연장되고, 케이블 안내 부재(30)와 케이블 포지부(32)의 U자형 채널의 하부 측면의 아암부(36)를 따라 세로 방향으로 을라가고, 케이블 포지부(32)의 상단부로부터 측면으로 연장되며, 선회 몸체(26)의 고정 포인트(52)에서 선회 몸체(26)로 고정되어서 로보트팔 기구를 향하여 고정 포인트(52)로부터 연장된다. 선회각을 갖는 탐지기의 출력신호를 보내고, 전력을 공급하기 위한 와이어(wire)를 갖는 케이블(50a)은 선회몸체(26)를 구동하기 위한 구동 모터 Mθ와 연결되고 로보트의 선회 동작과 관련되지 않고서 케이블(50a)은 특별한 고찰없이 고정된 로보트 몸체(14)의 내부공간내로 고정되어 연장된다.

로보트 조립체와 관련된 케이블 안내 부재(30)에 의해 케이블(50)의 연장 및 배열 방법은 본 발명의 산업용 로보트를 위한 케이블 연장 수단의 3차원 구조를 도시한 제2도에서 구체적으로 이해될 것이다. 더 나아가, 고정된 로보트 몸체(14)와 선회 몸체(26)의 연결과 고정된 로보트 몸체(14)의 내부 공간으로 고정된 로보트 몸체(14)의 개구(14a)를 통하여 케이블 안내 부재(30)를 연장하는 방법은 또한 제2도에서 명확히 이해될 것이다. 제2도에서 보듯이, 케이블 안내 부재(30)의 선회 동작축 C₁은 선회 몸체(26)의 선회 동작축 C₂와 일직선으로 정렬되어 있다.

본 발명의 산업용 로보트를 위한 케이블 연장 수단의 기능은 하기에서 설명될 것이다. 선회 몸체(2)가 구동 모터 Mθ에 의해 선회동작을 위해 구동될때 케이블 안내 부재(30)가 케이블(50)의 브리지 작용에 의해 선회되도록 케이블(50)은 케이블 안내 부재(30)의 하측 아암부(36)를 선회 가능토록 지지하는 하부 베어링 부재(42)의 중앙 구멍(42a)을 통해 통과되고 케이블 포지부(32)를 따라 연장되어 선회 몸체(26)를 향해 케이블 포지부(32)의 상단부로부터 연장된다. 그러나, 케이블(50)의 시작 부위가 하부 베어링 부재(42)의 중앙 구멍(42a)을 통해 선회 몸체(26)의 선회 동작축을 따라 세로 방향으로 연장됨으로써 케이블(50)의 시작부위는 케이블 안내 부재(30)가 선회 가능하게 만들어질때 각각 최소 반경의 사이클로 변한다. 그 결과로 큰 반경의 각각의 사이클상에서 고정된 로보트 몸체(14)의 내부 공간내에서 케이블(50) 시작부위의 선회 동작은 일어나지 않을 수 있고 구부림 힘과 장력같은 최소한의 외부힘이 케이블(50)의 시작부위상에 가해진다.

그러므로 케이블(50)상에 외부힘이 가해지는 것으로 인한 케이블(50)의 외장의 손상과 케이블 컨덕터의 파손같은 케이블(50) 고장의 가능성은 현저하게 감소된다. 수평면의 반대방향에서 케이블 안내 부재(30)의 선회 동작을 고정된 로보트 몸체(14)의 개구(14a)에 형성된 측단부와 모서리(14b,14c)에 의해 제한된다. 그러므로 케이블 안내 부재(30)의 선회 동작의 각을 이룬 정도는 케이블 안내 부재(30)의 선회 동작에 의해 일어나는 케이블(50)의 시작 부위의 비틀림 변형을 제한하도록 개구(14a)의 측면 크기를 형성하는 모서리(14b,14c)부위를 사전에 조절하는 것에 의해 선회 몸체(26)의 선회 동작의 각을 이룬 정도보다 작도록 제한될 수 있다. 선회 몸체(26)상의 고정된 포인트(25) 근처의 케이블 부위(50)는 케이블 안내 부재(30)가 선회될때 구부러진다. 그러므로 케이블은 최소한의 가능한 외부힘이 케이블(50)의 고정된 포인트(52) 근처와 시작부위에서 균일하게 가해지므로 케이블(50)을 적절히 보호하고 케이블(50)의 수명을 연장하도록 정렬된다. 보호 시트(seat)(54)은 하부 측면 아암부(36)와 접촉하고 있는 케이블(50) 영역을 커버하여 케이블(50) 외장을 보호하도록 케이블 안내 부재(30)의 하부 측면 아암부상에 구비된다.

본 발명에 따른 본 발명의 실시예인 산업용 로보트를 위한 케이블 연장 수단의 예를 참조로 하여 전술한 설명으로 부터 명백해진 바와같이, 케이블 연장 수단은 로보트의 선회 몸체가 선회될때, 장력과 비트는 힘과 같은 최소한의 외부힘이 케이블상에 가해져 로보트 조립체상에 위치된 케이블을 손상시키지 않고 케이블의 수명을 연장하도록 금속판 작업대를 통해 단순하게 형성된 케이블 안내 부재에 의해 다축 관절형 로보트의 외측에 연장된 케이블 부위를 포지한다. 더 나아가 케이블 연장 수단은 비교적 단순한 구조의 케이블 안내 부재가 구비되고, 단순한 구조를 가지며 저비용이 든다. 예의 하나의 방법에 의한 다축 관절형 로보트의 일반적인 구조가 도시된 제3도에는 제1도 및 제2도에서 도시된 케이블 연장 수단이 제공된다.

제3도를 참조하면, 다축 관절형 로보트의 로보트 팔기구의 제1로보트 팔(60)은 구동 모터 MW에 의한 축 W에 대한 회전 동작으로 구동되도록 선회 몸체(26)의 선단과 결합되어 있다. 충격을 완화하는 균압기(62)가 제1로보트팔(60) 옆에 구비되어 있다. 로보트 팔기구의 제2로보트팔(64)은 제1로보트팔(60)의 선단에 피봇가능하게 결합되어 있다. 제2로보트팔(64)은 구동 모토 MU에 의한 U에 대한 회전 동작으로 구동된다. 로보트 손목(66)은 제2로보트팔(66)의 선단과 결합되어 있다. 도시되지 않은 로보트 손같은 단부작동체는 로보트 손목(66)의 선단에 부착된 한쌍의 플랜지(68)과 결합되어 있다. 로보트 손목(66)은 손목 모터 Mα에 의한 축 α에 대해 회전하고 손목 모터 Mβ에 의한 축 β에 대해 회전되도록 구동된다. 로보트손목(66)은 제2로보트팔(64)의 후단부상에 구비된 손목 모터 Mγ에 의한 축 γ에 대해 회전되도록 구동된다.

Claims

기부(12)와, 기부((12)에 고정된 원통형 고정몸체(14)와, 선회동작의 제1축선 C₂에 대해 선회능력이 있고 고정된 로보트 몸체(14)상에 장착된 선회몸체(26)와, 선회몸체(26)와 피봇가능하게 결합된 로보트 팔기구(60,64)와, 로보트 팔기구를 향하여 고정된 로보트 몸체(14)의 하단부로부터 연장된 케이블(50)을 공동으로 지지하기 위한 케이블 연장 수단(30,32,34,36)을 구비한 산업용 로보트에 있어서, 상기 케이블 연장수단은, 고정된 로보트 몸체(14)의 외측을 따라 세로방향으로 위치한 케이블 안내 수단(30)과, 선회몸체(26) 선회동작의 제1축선 C₂상의 한 단부에 상기 케이블 안내 수단(30)을 피봇 가능하게 지지하는 상부베어링부재(40)와, 선회몸체(26) 선회동작의 제1축선상의 제2단부에 상기 케이블 안내 수단(30)을 피봇가능하게 지지하는 하부 베어링부재(42)를 구비하고, 상기 케이블 안내 수단(30)은 하부 베어링부재(42)의 중앙구멍(42a)을 통해 통과하고 원통형의 고정된 로보트 몸체(14)의 하단부에서 시작 포인트를 갖춘 케이블(50)을 지지하고, 상기 케이블(50)은 선회몸체(26)상에 구비된 케이블 클램핑 포인트(52)를 거쳐 케이블 안내 수단(30)의 상단부로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
제1항에 있어서, 상기 케이블 연장 수단의 케이블 안내 수단(30)은, 상기 고정된 로보트 몸체의 외측을 따라 세로방향으로 연장되고 U자형 횡단부를 갖는 케이블 포지부와, 케이블 포지부의 상·하단부로부터 각기 연장된 아암부를 갖으며, 금속판의 절곡에 의해 형성된 일체의 부재인 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
제1항에 있어서, 상기 케이블 안내 수단(30)의 하부 아암부는 고정된 로보트 몸체(14)의 내부 공간으로 고정된 로보트 몸체(14)에서 형성된 개구를 통해 연장된 날름쇠를 가지며, 케이블 안내 수단(30)은 날름쇠의 단부에서 상기 하부 베어링 부재(42)와 피봇 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
제1항에 있어서, 상기 케이블 안내 수단(30)의 선회동작의 각 범위는 상기 고정된 로보트 몸체(14)에서 형성된 개구에 의해 미리 결정된 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.
제1항에 있어서, 상기 고정된 로보트 몸체(14)는 바닥에 부착된 커넥터 상자를 구비하며, 상기 케이블의 시작부위는 커넥터 박스에 구비된 커넥터와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트.