WO2023101240A1 - 관형 부재 연결 조립체 및 이를 구비한 로봇 암 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a tubular member connecting assembly for connecting a plurality of tubular members and a robot arm having the same.
- tubular members are connected by welding, bonding, or bolting.
- the housing of the joint part and the housing of the link part are tubular members, and may be connected by the above-described method of welding, bonding, or bolt bonding.
- the alignment of the joint part and the link part may be misaligned if the skill level of the connection operation is insufficient, and it is difficult to correct the distorted alignment. Therefore, assembly defects and quality defects of the robot arm are likely to occur.
- the present invention has been created to improve the above problems, and provides a tubular member connection assembly capable of quickly connecting a plurality of tubular members without twisting, and a robot arm having the same.
- a tubular member connection assembly is interposed between end faces of a first tubular member and a second tubular member to connect the first tubular member and the second tubular member, A first connection piece fixedly coupled to an end portion; a second connecting piece fixedly coupled to an end of the second tubular member; and a connection piece coupling member that couples the first connection piece and the second connection piece so that the first connection piece and the second connection piece are fixedly supported by each other.
- connection piece coupling member may include a middle portion penetrating either one of the first connection piece and the second connection piece in a direction perpendicular to the thickness direction, and an end portion inserted into and fastened to the other one of the first connection piece and the second connection piece. It may be a connecting piece fastening bolt having a.
- the first connection piece has an inner surface facing the second connection piece
- the second connection piece has an inner surface facing the first connection piece
- the first connection piece and the second connection piece are connected by the connection piece coupling member.
- an inner surface of the first connection piece and an inner surface of the second connection piece may be in surface contact with each other.
- the tubular member connection assembly of the present invention when the first connection piece and the second connection piece are interposed between the facing ends of the first tubular member and the second tubular member, the outer surface of the first connection piece and the second connection piece.
- a sealing band formed of an elastic material surrounding the outer surface of the second connecting piece may be further provided.
- An open through window may be formed in at least one of the first connection piece and the second connection piece to allow end portions of the first tubular member and the second tubular member to communicate with each other.
- the tubular member connection assembly of the present invention further includes a connector PCB having a connector to which a harness is energized and detachably connected, and the connector PCB at least partially covers the through window. can be placed in a row.
- the tubular member connection assembly of the present invention may further include a tube fitting connecting a tube for transmitting fluid pressure, and the tube fitting may be disposed to at least partially cover the through window.
- the first connection piece and the second connection piece may be fixedly coupled to the first tubular member and the second tubular member by fastening bolts.
- the outer surfaces of the first connecting piece and the second connecting piece are the first tubular member. and the outer surfaces of the opposite ends of the second tubular member.
- connection piece of the first connection piece and the second connection piece has a coupling guide protrusion protruding and extending along a straight path toward the other connection piece, and the other connection piece has a straight path so that the coupling guide projection is fitted.
- a coupled guide groove extending along the groove may be formed.
- a cross-sectional shape of the coupling guide protrusion and the coupling guide groove may be a dovetail shape.
- a robot arm includes: a first tubular member and a second tubular member with ends facing each other; and a tubular member connection assembly connecting the first tubular member and the second tubular member, wherein the tubular member connection assembly includes: a first connection piece fixedly coupled to an end of the first tubular member; a second connecting piece fixedly coupled to an end of the second tubular member; and a connection piece coupling member that couples the first connection piece and the second connection piece so that the first connection piece and the second connection piece are fixedly supported by each other, wherein the first tubular member is a housing of a joint part of a robot arm, The second tubular member is a housing of the link portion of the robot arm.
- the end face of the end of the second tubular member is an inclined surface not orthogonal to the longitudinal direction of the second tubular member, and the end face of the end of the second tubular member is formed at the first connecting piece and the second connecting piece.
- the facing side surface may be an inclined surface so as to be in surface contact with the end surface.
- One of the first connection piece and the second connection piece has a coupling guide protrusion protruding and extending toward the other connection piece, and a guide protrusion fitting portion into which the coupling guide protrusion is fitted is formed on the other connection piece, , the thickness of the coupling guide protrusion in the thickness direction of the one connection piece may be thinner than the thickness of the thinnest point among the thicknesses of the other connection piece.
- tubular member connection assembly of the present invention even when the diameter of the end of the tubular member is small, it is possible to quickly connect a plurality of tubular members without being affected by the skill of the operator without misalignment, and the connection of the plurality of tubular members and separation is easy
- FIG. 1 is a perspective view of a robot arm having a tubular member connection assembly according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the tubular member connection assembly, joint housing, and link housing of FIG. 1;
- FIG. 3 is a perspective view illustrating a process of connecting a joint part housing and a link part housing using the tubular member connection assembly of FIG. 2 .
- FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 1 cut along line IV-IV.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of a robot arm having a tubular member connection assembly according to a second embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is an exploded perspective view of a robot arm having a tubular member connection assembly according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a perspective view of a robot arm having a tubular member connection assembly according to a first embodiment of the present invention
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the tubular member connection assembly, joint part housing, and link part housing of FIG. 1
- FIG. 3 is a perspective view for explaining a process of connecting the joint part housing and the link part housing using the tubular member connection assembly of FIG. 2
- FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along line IV-IV. 1 to 4,
- the robot arm 10 according to the first embodiment of the present invention includes a joint part 11 and a link part 20 connected to the joint part 12 and extending in one direction. .
- the joint part 11 has a joint part housing 12 .
- the joint housing 12 is a tubular member similar to a T-shaped pipe, and has a central opening 13 and a first side opening 17 and a second side opening 18 formed on both sides of the central opening 13. It is a tubular member similar to a square pipe.
- the link part 20 has a link part housing 21 which is a tubular member similar to a straight pipe. One side end 26 of the link housing 21 is connected to the end 16 around the central opening 13 of the joint housing 12 via the tubular member connecting assembly 30 .
- An actuator (not shown) may be installed inside the joint housing 12 close to the first side opening 17 .
- the actuator may be protected from contamination by a cap 19 detachably coupled to the joint housing 12 to close the first side opening 17 .
- a tool or a link unit other than the link unit 20 may be connected to an end portion around the second side opening 18 .
- the tool may be operated by power of the actuator.
- the link part may rotate with respect to the joint part housing 12 by the power of the actuator.
- the actuator may include, for example, an electric motor, a pneumatic cylinder, or a hydraulic cylinder.
- the robot arm 10 is interposed between the ends 16 and 26 of the joint housing 12 and the link housing 21 facing each other to connect the tubular member connecting the joint housing 12 and the link housing 21.
- An assembly 30 is further provided.
- the tubular member connection assembly 30 is not applied only to the robot arm 10 and can be applied to various cases of connecting a pair of adjacent tubular members, the joint housing 12 is hereinafter referred to as a first tubular member.
- the link housing 21 is referred to as a second tubular member.
- the tubular member connection assembly 30 includes a first connection piece 31, a second connection piece 50, a connection piece coupling member 60, a sealing band 67, and a connector printed circuit board (PCB) 70.
- the first connection piece 31 is fixedly coupled to the end 16 on the side of the central opening 13 of the first tubular member 12 .
- the first connection piece 31 has a substantially semicircular planar shape.
- the second connecting piece 50 is a member having a substantially semicircular planar shape that is fixedly coupled to the end 26 on the one side opening 22 side of the second tubular member 21 .
- the second connecting piece 50 is disposed not to overlap with the first connecting piece 31 in the thickness direction of the first connecting piece 31 .
- the first connection piece 31 and the second connection piece 50 have flat inner surfaces 33 and 52 and curved outer surfaces 32 and 51, respectively.
- the inner surface 33 of the first connection piece 31 and the inner surface 52 of the second connection piece 50 face each other and are in surface contact.
- the outer surfaces 32 and 51 of the first connection piece 31 and the second connection piece 50 are the ends 16 and 26 of the first tubular member 12 and the second tubular member 21 facing each other. It does not protrude further outward than the outer surface.
- the outer surfaces 32 and 51 of the first connecting piece 31 and the second connecting piece 50 and the ends of the first tubular member 12 and the second tubular member 21 A step can be formed between the outer surfaces of (16, 26), so that the sealing band (67) surrounds the outer surfaces (32, 51) of the first connecting piece (31) and the second connecting piece (50) and adheres closely to the position It can be installed accurately, and even after being installed, it can not unintentionally slip away from the outer surfaces 32 and 51 of the first connection piece 31 and the second connection piece 50.
- the end 16 of the first tubular member 12 and the end 26 of the second tubular member 21 are not extended, it is easy to design a compact robot arm having a good appearance, and the robot arm The degree of freedom of motion of the is improved.
- the first connecting piece 31 is fixedly coupled to the end 16 of the first tubular member 12 by a plurality of first tubular member fastening bolts 78 .
- a plurality of fastening bolt penetration holes 38 through which a plurality of first tubular member fastening bolts 78 pass are formed on the outer circumferential portion of the first connecting piece 31 .
- the upper side surface 34 of the outer peripheral portion of the first connecting piece 31 is the first tubular member.
- the member 12 is in close contact with the lower end surface 14 of the end 16, and the head of the first tubular member fastening bolt 78 is inserted into the fastening bolt through hole 38.
- the lower end surface 14 of the first tubular member 12 is formed with bolt fastening holes 15 into which distal ends of the plurality of first tubular member fastening bolts 78 are inserted and fastened.
- the first connection piece 31 has an upward fitting protrusion 35 protruding upward in a stepwise manner with the upper surface 34 of the outer circumferential portion. Since the upward fitting protrusion 35 is fitted into the lower surface 14 of the first tubular member 12 when the first connection piece 31 is coupled to the end 16 of the first tubular member 12, 1 guides the connecting piece 31 to be in an accurately aligned posture with respect to the first tubular member 12 .
- the second connecting piece 50 is fixedly coupled to the end 26 of the second tubular member 21 by a plurality of second tubular member fastening bolts 79 .
- a plurality of fastening bolt penetration holes 55 through which a plurality of second tubular member fastening bolts 79 pass are formed on the outer periphery of the second connecting piece 50 .
- connection piece coupling member 60 couples the first connection piece 31 and the second connection piece 50 so that the first connection piece 31 and the second connection piece 50 are fixedly supported to each other.
- the connecting piece fastening member 60 is a connecting piece fastening bolt, and a pair is provided.
- the pair of connection piece fastening bolts 60 pass through the second connection piece 50 in a direction orthogonal to the thickness direction and are fastened to the first connection piece 31 .
- the connecting piece fastening bolt may pass through the first connecting piece 31 and be fastened to the second connecting piece 50 .
- Each connecting piece fastening bolt 60 includes a body 62 having a male thread pattern formed on an outer circumferential surface, and a head 61 connected to one side of the body 62 and having a larger diameter than the body 62. do.
- the body 62 includes a middle portion 63 penetrating the second connection piece 50 in a direction orthogonal to the thickness direction, and an end portion 64 inserted into and fastened to the first connection piece 31 .
- a pair of connecting piece fastening bolt through holes 56 extending across the inside of the second connecting piece 50 are formed in the second connecting piece 50 so that the pair of connecting piece fastening bolts 60 pass therethrough, and the first connecting piece ( A pair of connecting piece fastening bolt fastening holes 39 into which the distal ends 64 of the pair of connecting piece fastening bolts 60 are inserted and fastened are formed on the inner surface 33 of 31).
- the lower surface 37 of the outer circumferential portion of the first connecting piece 31 is formed of the second tubular member 21.
- the upper surface 53 of the outer peripheral portion of the second connecting piece 50 is in close contact with the lower surface 14 of the first tubular member 12.
- the head 61 of the pair of connecting piece fastening bolts 60 is inserted into the pair of connecting pin fastening bolt through holes 56 . Therefore, the connecting pin fastening bolt 60 does not protrude outward from the outer surface of the second connecting piece 50 .
- the second connection piece 50 has a pair of coupling guide protrusions 57 protruding and extending along a straight path toward the first connection piece 31 on the inner surface 52 .
- a pair of coupling guide grooves 40 extending along a straight line are formed on the inner surface 33 of the first connection piece 31 so that the pair of coupling guide protrusions 57 are fitted therein.
- a straight path of the coupling guide protrusion 57 and the coupling guide groove 40 may be parallel to a direction in which the connecting piece fastening bolt 60 extends.
- the first connecting piece may have coupling guide protrusions, and coupling guide grooves corresponding to the coupling guide projections may be formed on the second connecting piece.
- the sealing band 67 is a band made of a rubber material, and after the first connecting piece 31 and the second connecting piece 50 are coupled by a pair of connecting piece fastening bolts 60, the first connecting piece 31 and the second connecting piece 31 are connected to each other. It adheres closely to the outer surfaces 32 and 51 of the connection piece 50 so as to surround the outer surfaces 32 and 51 .
- the sealing band 67 By means of the sealing band 67 , the space between the end 16 of the first tubular member 12 and the end 26 of the second tubular member 21 can be waterproofed to prevent penetration of foreign substances and liquids.
- the sealing band 67 is inserted into the second connecting piece 50 before coupling the first connecting piece 31 and the second connecting piece 50 with a pair of connecting piece fastening bolts 60, and the first connecting piece 31 and After the second connecting piece 50 is coupled with a pair of connecting piece fastening bolts 60, it can be installed by being pushed up to cover the outer surfaces 32 and 51 of the first connecting piece 31 and the second connecting piece 50. there is.
- An open through window 42 is formed in the first connection piece 31 so that the ends 16 and 26 of the first tubular member 12 and the second tubular member 21 communicate with each other.
- the through window 42 is formed on the first connecting piece 31 .
- the first connecting piece 31 and the second connecting piece 50 When the first connecting piece 31 and the second connecting piece 50 are coupled, it has a rectangular shape defined by the inner surface 43 of the through window of the first connecting piece 31 and the inner surface 52 of the second connecting piece 50.
- the through window 42 of the first connecting piece 31 is opened on the inner side surface 33 side so that the closed window of is formed.
- the through window 42 shown in FIGS. 2 and 3 is exemplary, and a closed through window is formed only in one of the first connection piece 31 and the second connection piece 50, or only in the second connection piece 50.
- a pair of open through windows may be formed to form one closed through window.
- the connector PCB 70 is a printed circuit board (PCB) having connectors 72 and 73 to which wires 81 and 82 for transmitting power or electrical signals are energized and detachably connected.
- the upper side connector 72 is mounted on the upper side of the connector PCB 70
- the lower side connector 73 is mounted on the lower side of the connector PCB 70.
- the upper side connector 72 and the lower side connector 73 are electrically connected.
- the connector PCB 70 is disposed to partially cover the through window 42 .
- the bent outer surface of the connector PCB 70 may be fixedly supported to the inner surface 43 of the through window 42 by fastening bolts (not shown). Unlike those shown in FIGS. 2 and 3 , the connector PCB 70 may completely close and cover the through window 42 .
- the wire 81 of the joint harness inserted into the first tubular member 12 The end is detachably coupled to the upper connector 72, and the end of the wire 82 of the link harness inserted into the second tubular member 21 is detachably coupled to the lower connector 73. can Then, the joint harness and the link harness are electrically connected.
- the tubular member connection assembly 30 may further include a tube fitting disposed to partially or completely cover the through window 42 .
- the tube fitting connects one end of one tube and the other end of the other tube in a fluid movable manner, and may be fixedly supported by one of the first connection piece 31 and the second connection piece 50.
- the one tube may be inserted into the first tubular member 12 and the other tube may be inserted into the second tubular member 21 .
- High-pressure air may flow into the one tube and the other tube for pneumatic transmission, or oil may be filled and flowed for hydraulic transmission.
- the tubular member connection assembly 30 When the tubular member connection assembly 30 is used, even when the diameters of the ends 16 and 26 of the tubular members 12 and 21 are small, the plurality of tubular members 12 and 21 are not affected by the skill level of the operator. It can be quickly connected without misalignment, and it is easy to connect and separate the plurality of tubular members 12 and 21.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of a robot arm having a tubular member connection assembly according to a second embodiment of the present invention.
- Members indicated in FIG. 5 with the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 4 are the same as the members described with reference to FIGS. 1 to 4, so duplicate descriptions will be omitted.
- the tubular member connection assembly 80 according to the second embodiment of the present invention is fixed to the end 16 of the first tubular member 12 by a plurality of first tubular member fastening bolts 78.
- a coupling main material that is, a connecting piece fastening bolt 60 is provided.
- the second connecting piece 50 is a pair protruding and extending from its inner surface 52 (see FIG. 2) toward the first connecting piece 31 along a straight path perpendicular to the longitudinal direction of the second tubular member 21. It is provided with a coupling guide projection 58 of.
- a pair of coupling guide grooves 41 are formed on the inner surface 33 of the first connection piece 31 to extend along the same straight path as the coupling guide projections 58 so that the pair of coupling guide projections 58 are fitted therein. .
- the cross-sectional shape of the coupling guide protrusion 58 and the coupling guide groove 41 is a dovetail shape in which the width becomes narrower closer to the end 26 of the second tubular member 21 . Accordingly, when the pair of coupling guide protrusions 58 are fitted into the pair of coupling guide grooves 41 at least in part, the first tubular member 12 and the second tubular member 21 form a second tubular member 21 ) do not move away from each other in the longitudinal direction. In addition, it is easy to fasten the pair of connection piece fastening bolts 60 to the first connection piece 31 by penetrating the second connection piece 50 .
- FIG. 6 is an exploded perspective view of a robot arm having a tubular member connection assembly according to a third embodiment of the present invention.
- the robot arm 110 includes a joint part housing 112, that is, a first tubular member, a link part housing 121, that is, a second tubular member, and a first tubular member 112 and a second tubular member.
- a tubular member connection assembly 130 is interposed between the opposite ends 116 and 126 of the member 121 to connect the first tubular member 112 and the second tubular member 121.
- the distal end face 123 of the end 126 of the second tubular member 121 that is, the top face 123 of the second tubular member 121 has a slope that is not orthogonal to the longitudinal direction of the second tubular member 121. This is the photo side.
- the tubular member connection assembly 130 includes a first connection piece 131 , a second connection piece 150 , and a connection piece coupling member 160 .
- the first connection piece 131 is a member having a substantially semicircular planar shape that is fixedly coupled to the end surface of the end 116 of the first tubular member 112, that is, to the lower end surface of the first tubular member 112.
- the second connection piece 150 is a member having a substantially semicircular planar shape that is fixedly coupled to the end surface of the end 126 of the second tubular member 121, that is, to the top surface 123 of the second tubular member 121. am.
- the second connection piece 150 is disposed not to overlap with the first connection piece 131 in the thickness direction of the first connection piece 131 .
- the lower surfaces of the first connecting piece 131 and the second connecting piece 150 facing the upper end surface 123 of the second tubular member 121 are in surface contact with the upper end surface 123 of the first tubular member 121. It is the most inclined side. Therefore, when the first connection piece 131 and the second connection piece 150 are coupled so that the inner surface 133 of the first connection piece 131 and the inner surface (not shown) of the second connection piece 150 come into surface contact,
- the shape formed by the upper edges of the outer surfaces 132 and 151 of the first connection piece 131 and the second connection piece 150 becomes a circle, and the first connection piece 131 and the second connection piece 150 form a circle.
- the shape formed by the lower edges of the outer faces 132 and 151 is an ellipse.
- the first connecting piece 131 is fixedly coupled to the end 116 of the first tubular member 112 by a plurality of first tubular member fastening bolts 178 .
- a plurality of fastening bolt penetration holes 138 through which a plurality of first tubular member fastening bolts 178 pass are formed on the outer circumference of the first connecting piece 131 .
- the upper surface 134 of the outer peripheral portion of the first connecting piece 131 is the first tubular member.
- the member 112 is in close contact with the lower end surface of the end 16, and the head of the first tubular member fastening bolt 178 is inserted into the fastening bolt through hole 138.
- the second connection piece 150 is fixedly coupled to the end 126 of the second tubular member 121 by a plurality of second tubular member fastening bolts 179 .
- a plurality of fastening bolt penetration holes through which a plurality of second tubular member fastening bolts 179 pass are formed on the outer circumference of the second connecting piece 150 .
- connection piece coupling member 160 couples the first connection piece 131 and the second connection piece 150 so that the first connection piece 131 and the second connection piece 150 are fixedly supported by each other.
- the connection piece coupling member 160 is a connection piece fastening bolt, and a pair is provided.
- the pair of connection piece fastening bolts 10 pass through the second connection piece 150 in a direction orthogonal to the thickness direction and are fastened to the first connection piece 131 .
- a pair of connecting piece fastening bolt through-holes 156 extending across the inside of the second connecting piece 150 are formed in the second connecting piece 150 so that the pair of connecting piece fastening bolts 160 pass therethrough,
- a pair of connecting piece fastening bolt fastening holes 139 into which the distal ends of the pair of connecting piece fastening bolts 160 are fitted are formed on the inner surface 133 of 131.
- the lower side of the outer circumferential portion of the first connecting piece 131 forms an inclined upper end of the second tubular member 121. It is in close contact with the surface 123, and the upper surface 153 of the outer circumferential portion of the second connecting piece 150 is in close contact with the lower surface of the first tubular member 112.
- the second connection piece 150 has a pair of coupling guide protrusions 157 protruding and extending from its inner surface toward the first connection piece 131 along a straight path.
- a guide protrusion fitting portion 142 into which a pair of coupling guide protrusions 157 are fitted is formed on the first connection piece 131 .
- the guide protrusion fitting portion 142 is a dent that is stepped inward from the inner surface 133 of the first connection piece 131 and penetrates the first connection piece 131 in its thickness direction.
- the thickness PT1 of the coupling guide protrusion 157 in the thickness direction of the second connection piece 150 is smaller than the thickness PT2 of the thinnest point among the thicknesses of the first connection piece 131 .
- the straight path of the coupling guide protrusion 157 may be parallel to the direction in which the connecting piece fastening bolt 160 extends.
- the lower surface of the first connecting piece 131 fixedly coupled to the first tubular member 112 is brought into surface contact with the upper surface 124 of the inclined second tubular member 150, and the first connecting piece 131 is
- the pair of coupling guide protrusions 157 are fitted into the guide protrusion fitting portion 142 and the inside of the first connection piece 131
- the first tubular member 112 and the second tubular member 121 are not twisted and are accurately aligned.
- the first connection piece 131 and the second connection piece 150 are coupled using a pair of connection piece fastening bolts 160, the first tubular member 112 and the second tubular member 121 are fixed. are combined
- the guide protrusion fitting part 142 that is, the inner surface 143 of the dent, and a pair of coupling guides
- a pair of side surfaces of the protrusion 157 facing each other and an inner surface of the second connecting piece 150 form a rectangular through-window.
- the inner opening of the end 116 of the first tubular member 131 and the inner opening 122 of the end 126 of the second tubular member 150 communicate with each other by the through window.
- a connector PCB or tube fitting may be installed around the through window.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 관형 부재 연결 조립체는, 제1 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제1 연결편; 제1 연결편의 두께 방향으로 겹쳐지지 않게 배치되며, 제2 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제2 연결편; 및, 제1 연결편과 제2 연결편이 서로 고정 지지되도록 제1 연결편과 제2 연결편을 결합시키는 연결편 결합 부재;를 구비한다.
Description
본 발명은 복수의 관형 부재를 연결하는 관형 부재 연결 조립체 및 이를 구비한 로봇 암에 관한 것이다.
다양한 제품 및 산업 분야에서 관형 부재들은 용접, 접착, 볼트 접합(bolting)의 방식으로 연결된다. 로봇 암 분야에서도 관절부의 하우징과 링크부의 하우징은 관형 부재들로서, 상술한 용접, 접착, 볼트 접합의 방식으로 연결될 수 있다. 그런데, 상기 관절부의 하우징과 링크부의 하우징을 용접이나 접착 방식으로 서로 연결하는 경우에는 연결 작업의 숙련도가 미흡하면 관절부와 링크부의 정렬이 틀어질 수 있고, 이처럼 틀어진 정렬을 교정하기 어렵다. 따라서, 로봇 암의 조립 불량 및 품질 불량이 발생하기 쉽다.
한편, 관절부 하우징이나 링크부의 하우징은 작고 볼트 접합을 위한 플랜지를 마련하기 어려운 경우가 많아서, 볼트 접합 방식으로 상기 관절부의 하우징과 링크부의 하우징을 연결할 때 작업이 불편하여 생산성이 저하된다. 로봇 암의 유지 보수 작업을 위해 관절부와 링크부를 분해 및 재조립할 경우에도 관절부의 하우징과 링크부의 하우징 사이에 정렬이 틀어질 수 있어서 보정(calibration)을 해주어야 하는데, 작업자의 숙련도에 따라 정확도와 소요 시간에 많은 차이가 발생한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2289032호(2021.08.05. 등록, 발명의 명칭: 로봇 암 간편형 크로스 조인트)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 복수의 관형 부재를 틀어짐 없이 빠르게 연결할 수 있는 관형 부재 연결 조립체 및 이를 구비한 로봇 암을 제공한다.
본 발명에 따른 관형 부재 연결 조립체는: 제1 관형 부재와 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부 사이에 개재되어 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재를 연결하는 것으로, 상기 제1 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제1 연결편; 상기 제2 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제2 연결편; 및, 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 서로 고정 지지되도록 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편을 결합시키는 연결편 결합 부재;를 포함한다.
상기 연결편 결합 부재는, 상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 어느 하나를 두께 방향과 직교하는 방향으로 관통하는 중간부와, 상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 다른 하나에 삽입되어 체결되는 말단부를 구비한 연결편 체결 볼트일 수 있다.
상기 제1 연결편은 상기 제2 연결편을 마주보는 내측면을 구비하고, 상기 제2 연결편은 상기 제1 연결편을 마주보는 내측면을 구비하며, 상기 연결편 결합 부재에 의해 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 결합되면, 상기 제1 연결편의 내측면과 상기 제2 연결편의 내측면은 서로 면접촉될 수 있다.
본 발명의 관형 부재 연결 조립체는, 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부 사이에 개재된 때, 상기 제1 연결편의 외측면과 상기 제2 연결편의 외측면을 에워싸는, 탄성 소재로 형성된 밀봉 밴드;를 더 구비할 수 있다.
상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 적어도 하나에 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부가 연통되도록 개방된 관통창이 형성될 수 있다.
본 발명의 관형 부재 연결 조립체는, 상기 관형 부재 연결 조립체는, 하네스가 통전 가능하고 탈착 가능하게 연결되는 커넥터를 구비한 커넥터 PCB;를 더 구비하고, 상기 커넥터 PCB는 상기 관통창을 적어도 부분적으로 가리도록 배치될 수 있다.
본 발명의 관형 부재 연결 조립체는, 유체의 압력 전달을 위한 튜브를 연결하는 튜브 피팅;을 더 구비하고, 상기 튜브 피팅은 상기 관통창을 적어도 부분적으로 가리도록 배치될 수 있다.
상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편은 체결 볼트에 의해 상기 제1 관형 부재 및 상기 제2 관형 부재에 고정 결합될 수 있다.
상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부 사이에 개재된 때, 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편의 외측면은 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부의 외측면보다 더 외측으로 돌출되지 않을 수 있다.
상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 하나의 연결편은 다른 하나의 연결편을 향해 직선 경로를 따라 돌출 연장된 결합 안내 돌기를 구비하고, 상기 다른 하나의 연결편에는 상기 결합 안내 돌기가 끼워지도록 직선 경로를 따라 연장되게 파인 결합 안내 홈이 형성될 수 있다.
상기 결합 안내 돌기와 상기 결합 안내 홈의 단면 형상은 도브테일 형상일 수 있다.
본 발명에 따른 로봇 암은: 단부가 서로 마주보게 배치된 제1 관형 부재와 제2 관형 부재; 및, 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재를 연결하는 관형 부재 연결 조립체;를 포함하고, 상기 관형 부재 연결 조립체는, 상기 제1 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제1 연결편; 상기 제2 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제2 연결편; 및, 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 서로 고정 지지되도록 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편을 결합시키는 연결편 결합 부재;를 구비하고, 상기 제1 관형 부재는 로봇 암의 관절부의 하우징이고, 상기 제2 관형 부재는 상기 로봇 암의 링크부의 하우징이다.
상기 제2 관형 부재의 단부의 말단면은 상기 제2 관형 부재의 길이 방향에 대해 직교하지 않게 경사진 면이고, 상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편에서 상기 제2 관형 부재의 단부의 말단면을 마주보는 측면은 상기 말단면에 면접촉되도록 경사진 면일 수 있다.
상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 어느 하나의 연결편은 다른 하나의 연결편을 향해 돌출 연장된 결합 안내 돌기를 구비하고, 상기 다른 하나의 연결편에는 상기 결합 안내 돌기가 끼워지는 안내 돌기 끼움부가 형성되고, 상기 하나의 연결편의 두께 방향으로 상기 결합 안내 돌기의 두께는, 상기 다른 하나의 연결편의 두께 중 가장 얇은 지점의 두께보다 얇을 수 있다.
본 발명의 관형 부재 연결 조립체를 이용하면, 관형 부재의 단부의 직경이 작은 경우에도 작업자의 숙련도에 영향을 받지 않고 복수의 관형 부재를 정렬의 틀어짐 없이 빠르게 연결할 수 있으며, 복수의 관형 부재의 연결과 분리가 용이하다.
관형 부재의 외측면보다 외측으로 돌출되지 않는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체를 로봇 암에 적용하면, 로봇 암의 동작의 자유도가 향상되고, 로봇 암을 콤팩트하게 설계하기 용이하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체를 구비한 로봇 암의 사시도이다.
도 2는 도 1의 관형 부재 연결 조립체, 관절부 하우징, 및 링크부 하우징의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 관형 부재 연결 조립체를 이용하여 관절부 하우징과 링크부 하우징을 연결하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 1을 IV-IV에 따라 절개 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체를 구비한 로봇 암의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체를 구비한 로봇 암의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체 및 이를 구비한 로봇 암을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체를 구비한 로봇 암의 사시도이고, 도 2는 도 1의 관형 부재 연결 조립체, 관절부 하우징, 및 링크부 하우징의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 관형 부재 연결 조립체를 이용하여 관절부 하우징과 링크부 하우징을 연결하는 과정을 설명하기 위한 사시도이며, 도 4는 도 1을 IV-IV에 따라 절개 도시한 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 암(10)은 관절부(11)와, 관절부(12)에 연결되며 일 방향으로 연장된 링크부(20)를 구비한다.
관절부(11)는 관절부 하우징(12)를 구비한다. 관절부 하우징(12)은 T자형 파이프와 유사한 관형 부재로서, 중앙부 개구(13)와, 중앙부 개구(13)의 양 측에 제1 측면 개구(17) 및 제2 측면 개구(18)가 형성된, T자형 파이프와 유사한 관형 부재이다. 링크부(20)는 일자형 파이프와 유사한 관형 부재인 링크부 하우징(21)을 구비한다. 관절부 하우징(12)의 중앙부 개구(13) 주변의 단부(16)에는 관형 부재 연결 조립체(30)를 매개로 링크부 하우징(21)의 일 측 단부(26)가 연결된다.
제1 측면 개구(17)에 가까운 관절부 하우징(12)의 내부에는 액추에이터(actuator)(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 액추에이터는 제1 측면 개구(17)를 폐쇄하도록 관절부 하우징(12)에 탈착 가능하게 결합되는 캡(19)에 의해 오염되지 않게 보호될 수 있다. 도시되진 않았으나, 제2 측면 개구(18) 주변의 단부에는 공구 또는 상기 링크부(20)와 다른 링크부가 연결될 수 있다. 상기 공구는 상기 액추에이터의 동력에 의해 동작할 수 있다. 상기 링크부는 상기 액추에이터의 동력에 의해 관절부 하우징(12)에 대해 회전할 수 있다. 상기 액추에이터는 예컨대, 전동 모터, 공압 실린더, 또는 유압 실린더를 포함할 수 있다.
로봇 암(10)은 관절부 하우징(12)과 링크부 하우징(21)의 서로 마주보는 단부(16, 26) 사이에 개재되어 관절부 하우징(12)과 링크부 하우징(21)을 연결하는 관형 부재 연결 조립체(30)를 더 구비한다. 한편, 관형 부재 연결 조립체(30)는 로봇 암(10)에만 적용되는 것은 아니고 이웃하는 한 쌍의 관형 부재를 연결하는 다양한 경우에 적용될 수 있으므로, 이하에서 관절부 하우징(12)을 제1 관형 부재로, 링크부 하우징(21)을 제2 관형 부재로 칭한다.
관형 부재 연결 조립체(30)는 제1 연결편(31), 제2 연결편(50), 연결편 결합 부재(60), 밀봉 밴드(67), 및 커넥터 PCB(printed circuit board)(70)를 구비한다. 제1 연결편(31)은 제1 관형 부재(12)의 중앙부 개구(13) 측 단부(16)에 고정 결합된다. 제1 연결편(31)은 대략 반원형의 평면 형상을 갖는다. 제2 연결편(50)은 제2 관형 부재(21)의 일 측 개구(22) 측 단부(26)에 고정 결합되는, 대략 반원형의 평면 형상을 갖는 부재이다. 제2 연결편(50)은 제1 연결편(31)의 두께 방향으로 제1 연결편(31)과 겹쳐지지 않게 배치된다. 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 서로 연결되면 그 평면 형상이 제2 관형 부재(21)의 단면 형상과 유사한 원형이 된다.
제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)은 각각, 평면인 내측면(33, 52)과 곡면인 외측면(32, 51)을 구비한다. 연결편 결합 부재(60)에 의해 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 결합되면, 제1 연결편(31)의 내측면(33)과 제2 연결편(50)의 내측면(52)은 서로 마주보며 면접촉된다. 또한, 제1 관형 부재(12)에 고정 결합된 제1 연결편(31)과 제2 관형 부재(21)에 고정 결합된 제1 관형 부재(12)가 연결편 결합 부재(60)에 의해 결합된 상태에서, 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)의 외측면(32, 51)은 제1 관형 부재(12)와 제2 관형 부재(21)의 서로 마주보는 단부(16, 26)의 외측면보다 더 외측면으로 돌출되지 않는다.
이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)의 외측면(32, 51)과, 제1 관형 부재(12)와 제2 관형 부재(21)의 단부(16, 26)의 외측면 사이에 단차가 형성될 수 있어, 밀봉 밴드(67)가 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)의 외측면(32, 51)을 에워싸며 밀착되는 위치에 정확히 설치될 수 있으며, 설치된 후에도 의도하지 않게 상기 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)의 외측면(32, 51)에서 벗어나게 미끄러지지 않을 수 있다. 또한, 제1 관형 부재(12)의 단부(16)와 제2 관형 부재(21)의 단부(26)가 확장되지 않고 이어지므로, 좋은 외관을 가지며 콤팩트한 로봇 암을 설계하기 용이하며, 로봇 암의 동작의 자유도가 향상된다.
제1 연결편(31)은 복수의 제1 관형 부재 체결 볼트(78)에 의해 제1 관형 부재(12)의 단부(16)에 고정 결합된다. 제1 연결편(31)의 외주부에는 복수의 제1 관형 부재 체결 볼트(78)가 관통하는 복수의 체결 볼트 관통공(38)이 형성된다. 복수의 제1 관형 부재 체결 볼트(78)에 의해 제1 연결편(31)이 제1 관형 부재(12)에 고정 결합된 때 제1 연결편(31)의 외주부의 상측면(34)은 제1 관형 부재(12)의 단부(16)의 하단면(14)에 밀착되고, 제1 관형 부재 체결 볼트(78)의 헤드(head)는 체결 볼트 관통공(38)에 삽입된다. 제1 관형 부재(12)의 하단면(14)에는 복수의 제1 관형 부재 체결 볼트(78)의 말단부가 끼워져 체결되는 볼트 체결 홀(15)이 형성된다.
제1 연결편(31)은 상기 외주부의 상측면(34)과 단차지게 상향 돌출된 상향 끼움 돌기(35)를 구비한다. 상향 끼움 돌기(35)는 제1 연결편(31)을 제1 관형 부재(12)의 단부(16)에 결합할 때 제1 관형 부재(12)의 하단면(14)의 내부에 끼워지므로, 제1 연결편(31)이 제1 관형 부재(12)에 대해 정확하게 정렬된 자세가 되도록 안내한다.
제2 연결편(50)은 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(79)에 의해 제2 관형 부재(21)의 단부(26)에 고정 결합된다. 제2 연결편(50)의 외주부에는 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(79)가 관통하는 복수의 체결 볼트 관통공(55)이 형성된다. 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(79)에 의해 제2 연결편(50)이 제2 관형 부재(21)에 고정 결합된 때 제2 연결편(50)의 외주부의 하측면은 제2 관형 부재(21)의 단부(26)의 상단면(23)에 밀착되고, 제2 관형 부재 체결 볼트(79)의 헤드는 체결 볼트 관통공(55)에 삽입된다. 제2 관형 부재(21)의 상단면(23)에는 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(79)의 말단부가 끼워져 체결되는 볼트 체결 홀(24)이 형성된다.
연결편 결합 부재(60)는 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 서로 고정 지지되도록 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)을 결합시킨다. 구체적으로, 연결편 결합 부재(60)는 연결편 체결 볼트이고, 한 쌍이 구비된다. 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)는 제2 연결편(50)을 두께 방향과 직교하는 방향으로 관통하여 제1 연결편(31)에 체결된다. 다만, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 달리 연결편 체결 볼트가 제1 연결편(31)을 관통하여 제2 연결편(50)에 체결될 수도 있다.
각각의 연결편 체결 볼트(60)는 외주면에 수나사 패턴(male thread pattern)이 형성된 보디(62)와, 보디(62)의 일 측에 이어지고 보디(62)보다 큰 직경을 갖는 헤드(61)를 구비한다. 보디(62)는 제2 연결편(50)을 두께 방향과 직교하는 방향으로 관통하는 중간부(63)와, 제1 연결편(31)에 삽입되어 체결되는 말단부(64)를 구비한다. 제2 연결편(50)에는 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)가 관통하도록 제2 연결편(50)의 내부를 가로질러 연장된 한 쌍의 연결편 체결 볼트 통공(56)이 형성되고, 제1 연결편(31)의 내측면(33)에는 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)의 말단부(64)가 끼워져 체결되는 한 쌍의 연결편 체결 볼트 체결 홀(39)이 형성된다.
제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)에 의해 결합되면 제1 연결편(31)의 외주부의 하측면(37)은 제2 관형 부재(21)의 상단면(23)에 밀착되고, 제2 연결편(50)의 외주부의 상측면(53)은 제1 관형 부재(12)의 하단면(14)에 밀착된다. 이 때 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)의 헤드(61)는 한 쌍의 연결핀 체결 볼트 통공(56)에 삽입된다. 따라서, 연결핀 체결 볼트(60)가 제2 연결편(50)의 외측면의 외측으로 돌출되지 않는다.
제2 연결편(50)은 내측면(52)에 제1 연결편(31)를 향해 직선 경로를 따라 돌출 연장된 한 쌍의 결합 안내 돌기(57)를 구비한다. 제1 연결편(31)의 내측면(33)에는 한 쌍의 결합 안내 돌기(57)가 끼워지도록 직선 경로를 따라 연장되게 파인 한 쌍의 결합 안내 홈(40)이 형성된다. 상기 결합 안내 돌기(57)와 결합 안내 홈(40)의 직선 경로는 상기 연결편 체결 볼트(60)가 연장된 방향과 평행할 수 있다. 한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 달리, 제1 연결편이 결합 안내 돌기를 구비하고, 제2 연결편에 상기 결합 안내 돌기에 대응되는 결합 안내 홈이 형성될 수도 있다.
제2 관형 부재(21)에 고정 결합된 제2 연결편(50)의 한 쌍의 결합 안내 돌기(57)를 제1 관형 부재(12)에 고정 결합된 제1 연결편(31)의 한 쌍의 결합 안내 홈(40)에 끼우고, 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)을 결합 안내 돌기(57)의 길이 방향과 평행한 방향으로 서로 접근시켜 제1 연결편(31)의 내측면(33)과 제2 연결편(50)의 내측면(52)이 면접촉되면 제1 관형 부재(12)와 제2 관형 부재(21)가 틀어지지 않고 정확하게 정렬된 상태가 된다. 그리고, 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)를 이용하여 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)을 결합시키면 제1 관형 부재(12)와 제2 관형 부재(21)가 고정 결합된다.
밀봉 밴드(67)는 고무 소재로 형성된 밴드로서, 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)에 의해 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 결합된 후에 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)의 외측면(32, 51)을 에워싸도록 상기 외측면(32, 51)에 밀착된다. 밀봉 밴드(67)에 의해 제1 관형 부재(12)의 단부(16)와 제2 관형 부재(21)의 단부(26) 사이가 이물질 및 액체가 침투하지 못하게 방수 처리될 수 있다. 밀봉 밴드(67)는 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)을 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)로 결합하기 전에 제2 연결편(50)에 끼워지고, 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)로 결합된 후에 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)의 외측면(32, 51)을 덮도록 밀어 올려짐으로써 설치될 수 있다.
제1 연결편(31)에는 제1 관형 부재(12)와 제2 관형 부재(21)의 서로 마주보는 단부(16, 26)가 연통되도록 개방된 관통창(42)이 형성된다. 관통창(42)은 제1 연결편(31)에 형성된다. 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 결합된 때 제1 연결편(31)의 관통창 내측면(43)과 제2 연결편(50)의 내측면(52)에 의해 한정되는 사각 형태의 폐쇄된 창이 형성되도록 제1 연결편(31)의 관통창(42)은 내측면(33) 측이 개방된다.
그러나, 도 2 및 도 3에 도시된 관통창(42)은 예시적인 것으로, 제1 연결편(31) 및 제2 연결편(50) 중 하나에만 폐쇄된 관통창이 형성되거나, 제2 연결편(50)에만 일 측이 개방된 관통창이 형성되거나, 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)에 각각 개방된 관통창이 형성되어서 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 결합되었을 때 상기 한 쌍의 개방된 관통창이 하나의 폐쇄된 관통창을 이루도록 형성될 수도 있다.
커넥터 PCB(70)는 전력 또는 전기 신호를 전송하기 위한 전선(81, 82)이 통전 가능하고 탈착 가능하게 연결되는 커넥터(72, 73)를 구비한 PCB(printed circuit board)이다. 상측면 커넥터(72)는 커넥터 PCB(70)의 상측면에 탑재되고, 하측면 커넥터(73)는 커넥터 PCB(70)의 하측면에 탑재된다. 상측면 커넥터(72)와 하측면 커넥터(73)는 통전 가능하게 연결된다. 커넥터 PCB(70)는 관통창(42)을 부분적으로 가리도록 배치된다. 예시적으로, 커넥터 PCB(70)의 절곡된 외측면이 체결 볼트(미도시)에 의해 관통창(42)의 내측면(43)에 고정 지지될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 달리 커넥터 PCB(70)가 관통창(42)을 전부 폐쇄하며 가리도록 배치될 수도 있다.
작업자는 관형 부재 연결 조립체(30)를 매개로 제1 관형 부재(12)와 제2 관형 부재(21)를 결합한 후에, 제1 관형 부재(12) 내부에 삽입되는 관절부 하네스의 전선(81)의 말단을 상기 상측면 커넥터(72)에 분리 가능하게 결합하고, 제2 관형 부재(21) 내부에 삽입되는 링크부 하네스의 전선(82)의 말단을 하측면 커넥터(73)에 분리 가능하게 결합할 수 있다. 그리하면, 상기 관절부 하네스와 링크부 하네스가 통전 가능하게 연결된다.
도 2 내지 도 4에 도시되진 않았으나, 관형 부재 연결 조립체(30)는 관통창(42)을 부분적으로 또는 전부 가리도록 배치된 튜브 피팅을 더 구비할 수 있다. 튜브 피팅은 하나의 튜브의 일 측 말단과 다른 하나의 타 측 말단을 유체 이동 가능하게 연결하는 것으로, 제1 연결편(31) 및 제2 연결편(50) 중 하나에 고정 지지될 수 있다. 상기 하나의 튜브는 제1 관형 부재(12) 내부에 삽입되고, 상기 다른 하나의 튜브는 제2 관형 부재(21) 내부에 삽입될 수 있다. 상기 하나의 튜브 및 다른 하나의 튜브의 내부로는 공압 전달을 위해 고압의 공기가 유동하거나, 유압 전달을 위해 오일이 채워져 유동할 수 있다.
상기 관형 부재 연결 조립체(30)를 이용하면, 관형 부재(12, 21)의 단부(16, 26)의 직경이 작은 경우에도 작업자의 숙련도에 영향을 받지 않고 복수의 관형 부재(12, 21)를 정렬의 틀어짐 없이 빠르게 연결할 수 있으며, 복수의 관형 부재(12, 21)의 연결과 분리가 용이하다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체를 구비한 로봇 암의 분해 사시도이다. 도 1 내지 도 4에 표시된 참조번호와 동일한 참조번호로 도 5에서 표시된 부재들은, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 부재와 동일한 것이므로 중복되는 설명을 생략하도록 한다. 도 5 를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체(80)는 제1 관형 부재(12)의 단부(16)에 복수의 제1 관형 부재 체결 볼트(78)에 의해 고정 결합되는 제1 연결편(31), 제2 연결편(31)의 두께 방향으로 겹쳐지지 않게 배치되며, 제2 관형 부재(21)의 단부(26)에 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(79)에 의해 고정 결합되는 제2 연결편(50), 및 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)이 서로 고정 지지되도록 제1 연결편(31)과 제2 연결편(50)을 결합시키는 한 쌍의 연결편 결합 주재, 즉 연결편 체결 볼트(60)를 구비한다.
제2 연결편(50)은 자신의 내측면(52)(도 2 참조)에서 제1 연결편(31)을 향해 제2 관형 부재(21)의 길이 방향과 직교하는 직선 경로를 따라 돌출 연장된 한 쌍의 결합 안내 돌기(58)를 구비한다. 제1 연결편(31)의 내측면(33)에는 한 쌍의 결합 안내 돌기(58)가 끼워지도록 상기 결합 안내 돌기와 마찬가지의 직선 경로를 따라 연장되게 파인 한 쌍의 결합 안내 홈(41)가 형성된다.
결합 안내 돌기(58)와 결합 안내 홈(41)의 단면 형상은, 상기 제2 관형 부재(21)의 단부(26)에 가까울수록 폭이 좁아지는 도브테일 형상이다. 이에 따라, 한 쌍의 결합 안내 돌기(58)가 일 부분이라도 한 쌍의 결합 안내 홈(41)에 끼워지면 제1 관형 부재(12)와 제2 관형 부재(21)는 제2 관형 부재(21)의 길이 방향으로 멀어지지 않게 된다. 그리고, 한 쌍의 연결편 체결 볼트(60)를 제2 연결편(50)을 관통하여 제1 연결편(31)에 체결하기가 용이하다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 관형 부재 연결 조립체를 구비한 로봇 암의 분해 사시도이다. 도 6을 참조하면, 로봇 암(110)은 관절부 하우징(112), 즉 제1 관형 부재와, 링크부 하우징(121), 즉 제2 관형 부재와, 제1 관형 부재(112) 및 제2 관형 부재(121)의 서로 마주보는 단부(116, 126) 사이에 개재되어 제1 관형 부재(112)와 제2 관형 부재(121)를 연결하는 관형 부재 연결 조립체(130)를 구비한다. 제2 관형 부재(121)의 단부(126)의 말단면(123), 즉 제2 관형 부재(121)의 상단면(123)은 제2 관형 부재(121)의 길이 방향에 대해 직교하지 않게 경사진 면이다.
관형 부재 연결 조립체(130)는 제1 연결편(131), 제2 연결편(150), 및 연결편 결합 부재(160)를 구비한다. 제1 연결편(131)은 제1 관형 부재(112)의 단부(116)의 말단면, 즉 제1 관형 부재(112)의 하단면에 고정 결합되는, 대략 반원형의 평면 형상을 갖는 부재이다. 제2 연결편(150)은 제2 관형 부재(121)의 단부(126)의 말단면, 즉 제2 관형 부재(121)의 상단면(123)에 고정 결합되는, 대략 반원형의 평면 형상을 갖는 부재이다. 제2 연결편(150)은 제1 연결편(131)의 두께 방향으로 제1 연결편(131)과 겹쳐지지 않게 배치된다.
제1 연결편(131) 및 제2 연결편(150)에서 제2 관형 부재(121)의 상단면(123)을 마주보는 하측면은, 제1 관형 부재(121)의 상단면(123)에 면접촉되도록 경사진 면이다. 그러므로, 제1 연결편(131)의 내측면(133)과 제2 연결편(150)의 내측면(미도시)이 면접촉되도록 제1 연결편(131)과 제2 연결편(150)이 결합되면, 제1 연결편(131)과 제2 연결편(150)의 외측면(132, 151)의 상단 모서리에 의해 형성되는 형상은 원(circle)이 되고, 제1 연결편(131)과 제2 연결편(150)의 외측면(132, 151)의 하단 모서리에 의해 형성되는 형상은 타원이 된다.
제1 연결편(131)은 복수의 제1 관형 부재 체결 볼트(178)에 의해 제1 관형 부재(112)의 단부(116)에 고정 결합된다. 제1 연결편(131)의 외주부에는 복수의 제1 관형 부재 체결 볼트(178)가 관통하는 복수의 체결 볼트 관통공(138)이 형성된다. 복수의 제1 관형 부재 체결 볼트(178)에 의해 제1 연결편(131)이 제1 관형 부재(112)에 고정 결합된 때 제1 연결편(131)의 외주부의 상측면(134)은 제1 관형 부재(112)의 단부(16)의 하단면에 밀착되고, 제1 관형 부재 체결 볼트(178)의 헤드는 체결 볼트 관통공(138)에 삽입된다.
제2 연결편(150)은 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(179)에 의해 제2 관형 부재(121)의 단부(126)에 고정 결합된다. 제2 연결편(150)의 외주부에는 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(179)가 관통하는 복수의 체결 볼트 관통공이 형성된다. 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(179)에 의해 제2 연결편(150)이 제2 관형 부재(121)에 고정 결합된 때 제2 연결편(150)의 외주부의 하측면은 제2 관형 부재(121)의 상단면(123)에 밀착되고, 제2 관형 부재 체결 볼트(179)의 헤드는 상기 체결 볼트 관통공에 삽입된다. 제2 관형 부재(121)의 상단면(123)에는 복수의 제2 관형 부재 체결 볼트(179)의 말단부가 끼워져 체결되는 볼트 체결 홀(124)이 형성된다.
연결편 결합 부재(160)는 제1 연결편(131)과 제2 연결편(150)이 서로 고정 지지되도록 제1 연결편(131)과 제2 연결편(150)을 결합시킨다. 구체적으로, 연결편 결합 부재(160)는 연결편 체결 볼트이고, 한 쌍이 구비된다. 한 쌍의 연결편 체결 볼트(10)는 제2 연결편(150)을 두께 방향과 직교하는 방향으로 관통하여 제1 연결편(131)에 체결된다. 제2 연결편(150)에는 상기 한 쌍의 연결편 체결 볼트(160)가 관통하도록 제2 연결편(150)의 내부를 가로질러 연장된 한 쌍의 연결편 체결 볼트 통공(156)이 형성되고, 제1 연결편(131)의 내측면(133)에는 한 쌍의 연결편 체결 볼트(160)의 말단부가 끼워져 체결되는 한 쌍의 연결편 체결 볼트 체결 홀(139)이 형성된다.
제1 연결편(131)과 제2 연결편(150)이 한 쌍의 연결편 체결 볼트(160)에 의해 결합되면 제1 연결편(131)의 외주부의 하측면은 제2 관형 부재(121)의 경사진 상단면(123)에 밀착되고, 제2 연결편(150)의 외주부의 상측면(153)은 제1 관형 부재(112)의 하단면에 밀착된다.
제2 연결편(150)은 자신의 내측면에서 제1 연결편(131)를 향해 직선 경로를 따라 돌출 연장된 한 쌍의 결합 안내 돌기(157)를 구비한다. 제1 연결편(131)에는 한 쌍의 결합 안내 돌기(157)가 끼워지는 안내 돌기 끼움부(142)가 형성된다. 안내 돌기 끼움부(142)는 제1 연결편(131)의 내측면(133)에서 단차지게 내측으로 파이고 제1 연결편(131)을 그 두께 방향으로 관통하는 덴트(dent)이다. 제2 연결편(150)의 두께 방향으로 결합 안내 돌기(157)의 두께(PT1)는, 제1 연결편(131)의 두께 중 가장 얇은 지점의 두께(PT2)보다 얇다. 결합 안내 돌기(157)의 직선 경로는 연결편 체결 볼트(160)가 연장된 방향과 평행할 수 있다.
제1 연결편(131)이 고정 결합된 제1 관형 부재(112)의 단부(116)와, 제2 연결편(150)이 고정 결합된 제2 관형 부재(121)의 단부(126)를, 제2 관형 부재(121)의 길이 방향으로 서로에게 접근시킬 때 한 쌍의 결합 안내 돌기(157)가 안내 돌기 끼움부(142)에 끼워지면서 제1 연결편(131)의 내측면(133)과 제2 연결편(150)의 내측면이 서로 면접촉되면, 제1 관형 부재(112)와 제2 관형 부재(121)가 틀어지지 않고 정확하게 정렬된 상태가 된다.
또는, 제1 관형 부재(112)에 고정 결합된 제1 연결편(131)의 하측면을 경사진 제2 관형 부재(150)의 상단면(124)에 면접촉시키고, 제1 연결편(131)을 제1 관형 부재(150)에 고정 결합된 제2 연결편(150) 측으로 접근시킬 때, 한 쌍의 결합 안내 돌기(157)가 안내 돌기 끼움부(142)에 끼워지면서 제1 연결편(131)의 내측면(133)과 제2 연결편(150)의 내측면이 서로 면접촉되면, 제1 관형 부재(112)와 제2 관형 부재(121)가 틀어지지 않고 정확하게 정렬된 상태가 된다. 이렇게 정렬된 상태에서 한 쌍의 연결편 체결 볼트(160)를 이용하여 제1 연결편(131)과 제2 연결편(150)을 결합시키면 제1 관형 부재(112)와 제2 관형 부재(121)가 고정 결합된다.
제1 연결편(131)의 내측면(133)과 제2 연결편(150)의 내측면이 면접촉되면, 안내 돌기 끼움부(142), 즉 덴트의 내측면(143)과, 한 쌍의 결합 안내 돌기(157)의 서로 마주보는 한 쌍의 측면과, 제2 연결편(150)의 내측면에 의해 사각형의 관통창이 형성된다. 상기 관통창에 의해 제1 관형 부재(131)의 단부(116)의 내부 개구와 제2 관형 부재(150)의 단부(126)의 내부 개구(122)가 서로 연통된다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 상기 관통창의 주변에는 커넥터 PCB 또는 튜브 피팅이 설치될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (14)
- 제1 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제1 연결편;제2 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제2 연결편; 및,상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 서로 고정 지지되도록 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편을 결합시키는 연결편 결합 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제1 항에 있어서,상기 연결편 결합 부재는, 상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 어느 하나를 두께 방향과 직교하는 방향으로 관통하는 중간부와, 상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 다른 하나에 삽입되어 체결되는 말단부를 구비한 연결편 체결 볼트인 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 연결편은 상기 제2 연결편을 마주보는 내측면을 구비하고,상기 제2 연결편은 상기 제1 연결편을 마주보는 내측면을 구비하며,상기 연결편 결합 부재에 의해 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 결합되면, 상기 제1 연결편의 내측면과 상기 제2 연결편의 내측면은 서로 면접촉되는 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제3 항에 있어서,상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부 사이에 개재된 때, 상기 제1 연결편의 외측면과 상기 제2 연결편의 외측면을 에워싸는, 탄성 소재로 형성된 밀봉 밴드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제3 항에 있어서,상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 적어도 하나에 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부가 연통되도록 개방된 관통창이 형성된 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제5 항에 있어서,상기 관형 부재 연결 조립체는, 하네스가 통전 가능하고 탈착 가능하게 연결되는 커넥터를 구비한 커넥터 PCB;를 더 구비하고,상기 커넥터 PCB는 상기 관통창을 적어도 부분적으로 가리도록 배치된 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제5 항에 있어서,상기 관형 부재 연결 조립체는, 유체의 압력 전달을 위한 튜브를 연결하는 튜브 피팅;을 더 구비하고,상기 튜브 피팅은 상기 관통창을 적어도 부분적으로 가리도록 배치된 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편은 체결 볼트에 의해 상기 제1 관형 부재 및 제2 관형 부재에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부 사이에 개재된 때, 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편의 외측면은 상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재의 서로 마주보는 단부의 외측면보다 더 외측으로 돌출되지 않은 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 하나의 연결편은 다른 하나의 연결편을 향해 직선 경로를 따라 돌출 연장된 결합 안내 돌기를 구비하고,상기 다른 하나의 연결편에는 상기 결합 안내 돌기가 끼워지도록 직선 경로를 따라 연장되게 파인 결합 안내 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 제10 항에 있어서,상기 결합 안내 돌기와 상기 결합 안내 홈의 단면 형상은 도브테일 형상인 것을 특징으로 하는 관형 부재 연결 조립체.
- 단부가 서로 마주보게 배치된 제1 관형 부재와 제2 관형 부재; 및,상기 제1 관형 부재와 상기 제2 관형 부재를 연결하는 관형 부재 연결 조립체;를 포함하고,상기 관형 부재 연결 조립체는,상기 제1 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제1 연결편;상기 제2 관형 부재의 단부에 고정 결합되는 제2 연결편; 및,상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편이 서로 고정 지지되도록 상기 제1 연결편과 상기 제2 연결편을 결합시키는 연결편 결합 부재;를 구비하고,상기 제1 관형 부재는 로봇 암의 관절부의 하우징이고,상기 제2 관형 부재는 상기 로봇 암의 링크부의 하우징인 것을 특징으로 하는 로봇 암.
- 제12 항에 있어서,상기 제2 관형 부재의 단부의 말단면은 상기 제2 관형 부재의 길이 방향에 대해 직교하지 않게 경사진 면이고,상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편에서 상기 제2 관형 부재의 단부의 말단면을 마주보는 측면은 상기 말단면에 면접촉되도록 경사진 면인 것을 특징으로 하는 로봇 암.
- 제13 항에 있어서,상기 제1 연결편 및 상기 제2 연결편 중 어느 하나의 연결편은 다른 하나의 연결편을 향해 돌출 연장된 결합 안내 돌기를 구비하고,상기 다른 하나의 연결편에는 상기 결합 안내 돌기가 끼워지는 안내 돌기 끼움부가 형성되고,상기 하나의 연결편의 두께 방향으로 상기 결합 안내 돌기의 두께는, 상기 다른 하나의 연결편의 두께 중 가장 얇은 지점의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 로봇 암.
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