KR100206539B1 - 로봇의 손목 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 손목기구에 관한 것으로서, 본 발명의 로봇의 손목기구는 손목회전축, 손목구부림축 및 회전프레임을 중공구조로 구성한다. 따라서, 배선이나 배관은 중공구조의 내부에 설치되므로 손목의 운동에 수반되는 불필요한 케이블류는 없게 되며, 단선이나 접속부의 느슨해짐, 코팅부의 파손 등의 거의 발생되지 않으므로 로봇의 작업영역이 넓어진다. 또 로봇아암을 클린룸 등에서 사용하는 경우에는 배선이나 배관이 로봇아암의 외부에 노출되어 있는 것에 비해서 기밀도가 증가하기 때문에 방진성이 우수하여 청정도가 향상된다.

Description

로봇의 손목 기구

본 발명은 로봇의 손목기구에 관한 것이다.

제3도는 종래의 로봇의 손목기구를 도시한 것으로서, 참조번호 30은 로봇의 손목을 나타낸다. 이 손목에는 손목회전플랜지가 설치되어 있고, 이 손목회전플랜지에는 로봇손(31) 및 센서에 사용되는 신호선과 같은 배선 및 배관이 장착되어 있다. 상기 배선 및 배관은 로봇의 손목에 무리한 운동이 가해지지 않도록 함과 동시에 로봇의 작업영역이나 주위환경에 악영향을 미치지 않도록 로봇의 손목(30)의 외측으로부터 로봇손(31) 등에 접속되어 있다. 예를 들면, 이와 같은 로봇아암을 클린룸 내에서 사용하는 경우 배선(32) 및 배관(33)과 같은 케이블류의 접속부에는 청정도에 부합하는 시일구조가 시행되고 있었다.

종래의 로봇의 손목기구에 있어서, 손목회전플랜지에 부착되는 로봇손 등에 로봇아암의 외부로부터 접속되어 있는 배선 및 배관은 손목의 운동에 맞추어서 움직일 수 있도록 충분히 여유있는 길이로 해야 한다. 그러나, 지나치게 긴 케이블류는 일정한 자세를 유지하기가 곤란하고, 작업영역이 현저히 좁아진다. 또한 피회전체가 손목기구에 걸리거나 단선 및 접속부의 느슨해짐이 발생하는 경향이 있다. 또 상기 손목기구를 클린룸과 같은 방진실(dust-free room) 내에서 사용하는 경우, 케이블류의 접속부 및 내부와 외부의 접속부에는 로봇의 내부에서 발생된 먼지가 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있는 기밀도를 유지하기 위하여 특수한 시일구조가 필요하다. 이와 같이, 케이블류를 주변에 악영향을 주지않도록 부착하는 것이 요망되어왔다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위하여 적어도 회전운동과 구부림운동이 가능한 로봇의 손목기구에 있어서, 피회전체를 회전시키는 회전기구는 피회전체가 직결된 감속장치와 직결하는 중공구조의 구동전달축으로 이루어지며, 그 중공부분에 배선이나 배관을 시행하는 것을 특징으로 하는 로봇의 손목기구이다.

상기와 같은 손목기구에 의해서 손목회전플랜지에 부착되는 각종 로봇손 등에 접속되어지는 배선이나 배관은 중공구조의 회전프레임 및 각 운동을 전달하는 구동전달축의 내부에 설치되므로, 손목의 운동에 수반되는 불필요한 케이블류는 없게되며, 단선이나 접속부의 느슨해짐, 코팅부의 파손 등이 거의 발생되지 않으므로 로봇의 작업영역이 넓어진다. 또 로봇아암을 클린룸 등에서 사용하는 경우에는 배선이나 배관이 로봇아암의 외부에 노출되어 있는 것에 비해서 기밀도가 증가하기 때문에 방진성(dustproof)이 우수하여 청정도가 향상된다.

제1도는 본 발명의 로봇의 손목기구의 정면으로부터 본 단면도.

제2도는 제1도에 도시된 손목의 회전축선(5)에 붙어있는 화살표 방향에서 취한 단면도.

제3도는 종래의 로봇의 손목기구의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 로봇아암 2 : 손목프레임

3 : 회전프레임 4 : 회전축선

5 : 회전축선 6 : 풀리

7 : 파형발생기(wave generator) 8 : 하모닉식(harmonic) 감속장치

9 : 볼베어링 10 : 로울러베어링

11 : 전기모터 12 : 하모닉식 감속장치

13 : 손목회전축 14 : 손목회전플랜지

15 : 로울러베어링 16 : 손목회전부

17 : 타이밍벨트 18 : 원형스플라인

19 : 원형스플라인 20 : 볼베어링

21 : 손목회전용 기어 22 : 로울러베어링

23 : 회전축선 24 : 케이블

25 : 케이블출입구 26 : 케이블출입구

27 : 케이블출입구 28 : 로봇손

29 : 센서 30 : 손목

31 : 로봇손 32 : 배선

33 : 배관

제1도는 본 발명의 로봇의 손목기구를 도시한 것으로서, 손목은 W로 표시되어 있다. 이하, 손목(W)의 구조에 대하여 간단히 설명한다. 상기 손목은 로봇아암(1)에 고정된 손목프레임(2)을 구비하고, 이 손목프레임(2)의 내측에는 L자형 중공부(A)를 구비한 회전프레임(3)이 회전축선(4)을 중심으로 회전가능하게 장착되어 있다. 이것에 의해 손목의 회전운동이 가능해진다. 파형발생기(7) 또는 구동전달축은 구동원(도시생략)에 의해 회전축선(4)을 중심으로 회전한다. 상기 파형발생기(7)는 원형스플라인(18)(19)으로 구성된 하모닉식 감속장치(8)에 의해 상기 회전프레임(3)에 연결되어 있다. 상기 파형발생기(7)의 중공부(C)는 개구부(A1)를 통해 회전프레임(3)의 중공부(A)에 연통되어 있다.

로봇손(28)을 구비하여 손목을 회전시키는 손목회전축(13)은 진술한 회전축선(4)에 수직한 회전축선(5)을 중심으로 회전될 수 있도록 회전프레임(3)에 장착되어 있다. 상기 로봇손(28)은 손목회전축(13)의 회전에 의해 상기 회전축선(5)을 중심으로 회전되고, 이에 의해 손목의 회전운동이 일어난다.

상기 로봇손(28)은 회전프레임(3)의 회전에 의해 회전축선(14)을 중심으로 회전되고, 손목회전축(13)의 회전에 의해 상기 회전축선(5)을 중심으로 회전된다.

상기 손목을 회전시키는 손목회전축(13)에는 손목회전플랜지(14)가 고정되어 있고, 상기 손목회전축(13) 및 손목회전플랜지(14) 내측의 중공부(B)는 개구부(A2)를 통해 프레임(3)의 중공부(A)와 연통해 있다.

배선 및 배관은 로봇아암(1)으로부터 손목프레임(2) 내로 도입되어, 상기 중공부(A)(B)를 통해 로봇손(28)에 접속되고, 상기 중공부(A)(C)를 통해 센서(29)에 접속된다.

이하, 제1도 및 제2도를 참조하여 상세구조를 설명한다. 제1도에서 손목프레임(2)은 로봇아암(1)에 고정되어 있다. 상기 손목의 구부림운동용 타이밍벨트(17)는 손목구부림용 구동원(도시생략)에 접속되어 있다. 상기 타이밍벨트(17)는 풀리(6), 이 풀리(6)와 일체적으로 회전하는 파형발생기(7) 및 하모닉식 감속장치(8)를 개재하여 회전프레임(3)을 회전축선(4)을 중심으로 회전시킨다. 상기 파형발생기(7)는 구동원의 회전운동을 상기 회전프레임(3)에 전달하는 작용을 한다. 상기 하모닉식 감속장치(8)는 원형스플라인(18)(19)을 구비한다. 손목구부림용 축인 파형발생기(7)는 볼베어링(9)을 개재하여 회전프레임(3) 및 원형스플라인(18)(19) 내측에서 회전축선(4)을 중심으로 회전될 수 있도록 지지되어 있다. 상기 회전프레임(3)은 로울러베어링(10) 및 볼베어링(20)을 개재하여 손목프레임(2)의 내측에서 회전축선(4)을 중심으로 회전될 수 있도록 지지되어 있고, 손목회전부(16)는 회전프레임(3)에 회전축선(5)을 중심으로 회전될 수 있도록 장착되어 있다. 상기 손목회전부(16)는 상기 회전프레임(3)과 회전축선(4)을 중심으로 일체적으로 회전될 수 있다. 이하, 제2도를 참조하여 상기 손목회전부(16)에 대하여 상세히 설명한다.

제2도는 제1도에 도시된 손목의 회전축선(5)에 붙어있는 화살표 방향에서 취한 단면도이다. 제2도에서 상기 손목회전용 구동원인 전기모터(11)는 하모닉식 감속장치(12) 및 손목회전축(13)을 개재하여 상기 손목회전축(13)에 부착된 손목회전 플랜지(14)를 회전구동한다. 상기 손목회전축(13)은 손목회전용 기어(21)와 맞물려 있다. 전술한 로봇손(28)은 상기 손목회전플랜지(14)에 장착되어 있다. 상기 손목회전용 기어(21)는 로울러베어링(22)을 개재하여 회전프레임(3)의 내측의 손목회전 기구의 회전축선(23)을 중심으로 회전될 수 있도록 지지된다. 손목회전축(13)은 손목회전용 기어(21)로부터의 구동력을 전달하기 위한 기어기구를 가지며, 로울러베어링(15)을 개재하여 회전프레임(3)의 내측에서 회전축선(5)을 중심으로 회전될 수 있도록 지지되어 있다. 손목회전용 구동원인 전기모터(11)는 회전프레임(3)에 고정되어 있다.

상기 파형발생기(7), 손목회전축(13)과 손목회전플랜지(14)를 구비한 손목회 전부(16), 및 회전프레임(3)에는 경량화 및 배선 및 배관이 가능하도록 각각 중공부(A)(B)(C)가 구비되어 있다. 제1도에서, 케이블(24a)은 로봇아암(1) 내를 통하여 도입되고, 회전프레임(3)의 케이블출입구(25)로부터 이 회전프레임(3)의 중공부(A)를 통과하며, 또한 손목회전축(13)과 손목회전플랜지(14)의 중공부(B)를 통하여 케이블출입구(26)로부터 손목회전플랜지에 부착된 각종 로봇손(28) 등에 접속된다. 또, 케이블(24b)은 로봇아암(1) 내로부터 회전프레임(3)의 중공부(A)와 파형발생기(7)의 중공부(C)를 통해 케이블출입구(27)로부터 손목프레임(2)에 부착된 각종 센서(29) 등에 접속된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 손목회전축, 손목구부림축 및 회전프레임을 중공구조로 하여 그 내부에 로봇손 등에 접속되는 배선 및 배관을 수용할 수 있다. 따라서, 손목의 운동에 수반되는 과도하게 긴 케이블류는 없어지게 되므로 단선, 접속부의 느슨해짐, 및 코팅부의 파손이 거의 발생하지 않고, 로봇의 작업영역을 넓게 사용할 수 있다. 또, 배선이나 배관이 외부에 노출되어 있는 것과 비교해서 시일구조를 필요로 하는 부분이 적어 로봇의 기밀도가 높고, 방진성이 우수하다. 즉, 상기 로봇은 주변환경에 악영향을 미치지 않고도 보다 복잡한 작업 및 다양한 작업을 수행할 수 있다. 또, 상기 손목의 방진성이 우수하므로 방진환경하에서 수행되어야 하는 기계가공처리작업에 특히 유효하다. 또, 상기 손목기구를 중공구조로 함으로써 회전기구의 경량화가 가능하고, 로봇아암의 선단의 관성이 감소함으로써 위치결정정밀도가 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 적어도 회전운동 및 구부림운동이 가능한 로봇의 손목기구에 있어서, 상기 손목기구는 피회전체를 회전시키는 회전기구를 가지고 있고, 상기 회전기구는 피회전체를 구동시키는 운동을 전달하는 중공축으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 손목기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 중공축의 중공부내에 배선 또는 배관이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 손목기구.
3. 제2항에 있어서, 상기 배선 또는 배관은 로봇손에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 손목기구.
4. 제2항에 있어서, 상기 배선 또는 배관은 센서에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 손목기구.