KR19990070427A - 6축 다관절 산업용 로봇의 상부암 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다관절 산업용 로봇의 상부암의 동력전달 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고가반 중량 다관절 로봇의 상부암 일측 손목부 내부에 6축 구동모터를 설치하고 또한 상부암의 관절부 일측 외부에 복수개의 구동모터를 설치함으로써 로봇 상부암의 동력전달 구조를 간소화하여 부품수를 줄일수 있음과 동시에 중력 부하를 감소시킬수 있는 6축 다관절 산업용 로봇의 상부암 구조에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 상부암(10)의 관절부(12) 상단에 제 1 손목부(14)가 형성되고 이 제 1 손목부(14) 내측에 제 2 손목부(16)가 설치되며 관절부(12) 후단 외부에 각각 4,5축 구동모터(22,30)가 설치된다.

상기, 4축 구동모터(22) 일측에 관절부(12) 내부로 4축 동력전달 샤프트(24)가 고정되고 이 4축 동력전달 샤프트(24)에 4축 기어열(28)이 연결되며 이 4축 기어열(28)을 4축 감속기(26)와 연결시키되 4축 감속기(26)는 제 1 손목부(14)에 고정 설치한다.

상기, 5축 구동모터(30) 일측에 관절부(12) 내부로 5축 동력전달 샤프트(32)가 고정되고 이 5축 동력전달 샤프트(32)에 5축 제 1 기어열(34)이 연결되며 이 5축 제 1 기어열(34) 일측에 5축 베벨기어열(38)이 연결됨과 또한, 상기 5축 베벨기어열(38) 하부에 5축 제 2 기어열(36)이 연결 설치된다.

또한, 상기 제 2 손목부(16) 내부에 6축 구동모터(40)가 내장 설치되고 이 6축 구동모터(40) 일측에 6축 감속기(42)가 접동되며 제 2 손목부(16) 일측부에 6축 기어열(44)이 5축 제 2 기어열(36)과 접동되게 고정 설치한 것이다.

Description

6축 다관절 산업용 로봇의 상부암 구조

본 발명은 다관절 산업용 로봇의 상부암의 동력전달 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고가반 중량 다관절 로봇의 상부암 일측 손목부 내부에 6축 구동모터를 설치하고 또한 상부암의 관절부 일측 외부에 복수개의 구동모터를 설치함으로써 로봇 상부암의 동력전달 구조를 간소화하여 부품수를 줄일수 있음과 동시에 중력 부하를 감소시킬수 있는 6축 다관절 산업용 로봇의 상부암 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 산업용 로봇은 공장 자동화의 최종 목표인 무인 자동 공장을 구성하기 위한 필수적인 요소이다. 현재의 산업용 로봇은 아직도 기초적인 단계에 있고 사용되는 부분도 극히 제한되어 있지만 공장 자동화의 중요한 한몫을 분명히 차지하고 있다.

오래전부터 인간은 자기들의 모습 또는 어떤 생물의 모습과 닮았고 행동도 비슷하게 할수 있는 인조 인간 또는 인조 생명체의 탄생에 대한 꿈을 꾸어왔다. 1970년대에 드디어 그 꿈이 실현될 가능성이 이루어졌고, 1980년대에 들어서는 이제 꿈이 아니고 현실로서 나타나게 되었다. 1990년대를 시작하는 시점에서의 로봇의 모습은 인간의 모습에서 정상적으로 찾아볼 수 있는 눈, 코, 입, 귀도 없고 다리도 없고 팔도 하나밖에 달려 있지 않은 기형의 모습이기는 하지만 인간이 할 수 없는 일도 할 수 있고 정확도가 높고 피로해하지도 않는 훌륭한 일꾼으로서의 역할을 하고 있다.

오늘날 산업용 로봇이 사용되는 대표적인 산업 분야로서는 용접(welding), 자재 취급(material handling), 페인팅(painting), 조립(assembly) 등을 들 수 있다. 그 밖에도 여러 분야에서 사용되고 있지만 아직도 경제성면에서 보편화되고 있지 못하다.

또한, 산업용 로봇(industrial robot)이란 작업에 필요한 프로그램(program)들을 제어 장치를 통해 실행시켜서 목적에 따라 여러 가지 작업을 수행할 수 있는 다목적용 기계(machine)이다. 산업용 로봇은 일반적으로 하나의 팔(arm)을 갖고 있으며 알맞도록 고안된 도구(tool)를 손에 부착하고 제어 장치에 내장된 프로그램의 순서대로 작업을 수행한다.

로봇이 오토메이션(automation)과 다른점은 여러 가지 일들을 프로그램과 도구만 바꾸어주면 수행할 수 있다는 것과 작업 수행에 사람의 도움을 필요로 하지 않는다는 점이다.

그리고, 산업용 로봇을 크게 두 가지 종류로 나눌수 있는데 고정형 로봇(manipulating robot)과 이동형 로봇(mobile robot)이다.

또한, 동작 기구 형태로의 분류로는 직교 좌표 로봇, 원통 좌표 로봇, 극 좌표 로봇, 다관절(articulated) 로봇이 있는데 여기에서 다관절 로봇은 동작 기구가 여러개의 관절로 구성되어 있는 로봇을 말하는 것이다.

종래에는, 도 4 에 나타낸 바와같이 로봇의 상부암(100) 중앙에 관절부(120)가 형성되고 이 상부암(100)의 관절부(120) 상단에 제 1 손목부(140)가 설치됨과 또한 제 1 손목부(140)에 제 2 손목부(160)가 고정 설치되며 상기 제 2 손목부(160) 내부에 6축 구동모터(300)가 내장됨과 동시에 이 6 축 구동모터(300)에 6축 감속기(360)가 연결 설치된다.

또한, 상기 제 1 손목부(140) 내부에 5축 구동모터(200)가 내장되고 이 5축 구동모터(200)에 5축 감속기(340)가 연결되며 상기 5축 감속기(340) 일측에 5축 베벨기어열(280)이 연결된다.

상기, 5축 베벨기어열(280) 일측부에 5축 기어열(240)을 연결시키고 제 2 손목부(160) 일측에 6축 기어열(320)을 연결하되 상기 5축 기어열(240)과 접동되게 설치한다.

또한, 상기 상부암(100)의 관절부(120) 후단에 4축 구동모터(220)를 설치하고 이 4축 구동모터(220)에 4축 감속기(260)를 연결 설치한 구성으로 되어진 것이다.

그런데, 상기와 같은 구성은 구동모터들을 상부암의 축방향으로 나란하게 설치한 것으로서 상기 구조에서는 상부암의 관절부 상단에 형성된 손목부 내부에 무거운 중량물인 모터와 감속기에 의한 중력 부하 효과가 커지게 됨과 동시에 5,6축 구동모터에 연결될 배선의 공간을 추가로 확보해야 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 다관절 로봇 상부암의 관절부 후단에 4축 구동모터 및 5축 구동모터를 각각 설치하고 상기 관절부 상단 손목부 내부에 6축 구동모터를 설치함으로써 복수개의 구동모터를 상부암 후단에 설치하여 중력 부하를 감소시킬수 있음과 또한 구조를 간소화하여 부품수를 줄일수 있는 6축 다관절 산업용 로봇의 상부암 구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 로봇 상부암의 관절부 후단에 4,5축 구동모터를 각각 설치하고 이 각각의 구동모터에 동력전달 샤프트를 연결시키며 상기 4축 동력전달 샤프트 끝단에 기어열을 형성함과 또한 이 기어열에 감속기를 연결시킨다.

그리고, 상부암의 관절부 상단에 형성된 손목부 내부에 6축 구동모터를 설치하고 이 6축 구동모터 일측에 감속기를 연결 설치한 6축 다관절 산업용 로봇의 상부암 구조를 제공함에 의해 달성된다.

도 1 은 본 발명 병렬 링크 구조의 6축 산업용 로봇을 나타낸 사시도

도 2 는 본 발명 직렬 링크 구조의 6축 산업용 로봇을 나타낸 사시도

도 3 은 본 발명의 상부암 내부를 나타낸 단면예시도

도 4 는 종래의 상부암 내부를 나타낸 단면예시도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 상부암 (12) : 관절부

(14) : 제 1 손목부 (16) : 제 2 손목부

(18) : 링크 (20) : 수직암

(22) : 4축 구동모터 (24) : 4축 동력전달 샤프트

(26) : 4축 감속기 (28) : 4축 기어열

(30) : 5축 구동모터 (32) : 5축 동력전달 샤프트

(34) : 5축 제 1 기어열 (36) : 5축 제 2 기어열

(38) : 5축 베벨기어열 (40) : 6축 구동모터

(42) : 6축 감속기 (44) : 6축 기어열

(46) : 몸체

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명 병렬 링크 구조의 6축 산업용 로봇을 나타낸 사시도를 도시한 것이고, 도 2 는 본 발명 직렬 링크 구조의 6축 산업용 로봇을 나타낸 사시도를 도시한 것으로서, 다관절 산업용 로봇의 몸체(46) 상부에 관절부(12)가 형성된 상부암(10)이 위치되고 이 상부암(10)의 관절부(12) 상단에 제 1 손목부(14)가 설치되며 이 제 1 손목부(14) 끝단에 제 2 손목부(16)가 고정 설치된다.

또한, 상기 상부암(10)의 관절부(12) 일측 하부에 수직암(20)이 힌지(도시하지 않음) 고정되고 관절부(12) 후단 외부에 4,5축 구동모터(22,30)가 각각 설치된다.

첨부된 도면중 미설명 부호 (18)은 링크이다.

도 3 은 본 발명의 상부암 내부를 나타낸 단면예시도를 도시한 것으로서, 다관절 산업용 로봇의 상부암(10) 구조에 있어서, 상기 상부암(10)의 관절부(12) 상단에 제 1 손목부(14)가 형성되고 이 제 1 손목부(14) 내측에 제 2 손목부(16)가 설치되며 관절부(12) 후단 외부에 각각 4,5축 구동모터(22,30)가 설치된다.

상기, 4축 구동모터(22) 일측에 관절부(12) 내부로 4축 동력전달 샤프트(24)가 고정되고 이 4축 동력전달 샤프트(24)에 4축 기어열(28)이 연결되며 이 4축 기어열(28)을 4축 감속기(26)와 연결시키되 4축 감속기(26)는 제 1 손목부(14)에 고정 설치한다.

상기, 5축 구동모터(30) 일측에 관절부(12) 내부로 5축 동력전달 샤프트(32)가 고정되고 이 5축 동력전달 샤프트(32)에 5축 제 1 기어열(34)이 연결되며 이 5축 제 1 기어열(34) 일측에 5축 베벨기어열(38)이 연결됨과 또한, 상기 5축 베벨기어열(38) 하부에 5축 제 2 기어열(36)이 연결 설치된다.

또한, 상기 제 2 손목부(16) 내부에 6축 구동모터(40)가 내장 설치되고 이 6축 구동모터(40) 일측에 6축 감속기(42)가 접동되며 제 2 손목부(16) 일측부에 6축 기어열(44)이 5축 제 2 기어열(36)과 접동되게 고정 설치한 구성으로 되어진 것이다.

상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하겠다.

로봇의 손목 3축을 구동하기 위해서는 다수개의 구동모터가 장착되어야 한다. 그러므로, 4,5축 구동모터(22,30)는 상부암(10)의 관절부(12) 후단에 위치 고정시키고 6축 구동모터(40)는 제 2 손목부(16) 내부에 고정 설치한다.

상기, 4,5축 구동모터(22,30) 일측에 연결된 각각의 4,5축 동력전달 샤프트(24,32)는 각 구동모터의 출력 샤프트에 직접 플렌지 커플링으로 연결되어서 각각의 손목축 단까지 동력을 전달하게 되고 여기서 4축 동력전달 샤프트(24)는 4축 기어열(28)을 통하여 4축 감속기(26)에 동력을 전달하게 되며 또한, 상기 4축 감속기(26)는 직접 제 1 손목부(14)에 연결되어 제 1 손목부(14)를 작동시키게 된다.

또한, 상기 5축 구동모터(30)에 연결되어 있는 5축 동력전달 샤프트(32)는 5축 제 1 기어열(34)과 5축 베벨기어열(38)을 거쳐 동력 전달 방향을 바꾼 후 제 2 손목부(16)의 구동을 위한 5축 제 2 기어열(36)과 연결된다.

그리고, 제 2 손목부(16)의 구동원인 6축 구동모터(40)를 제 2 손목부(16) 내부에 위치시키고 이 6축 구동모터(40)의 출력 샤프트가 직접 6축 감속기(42)에 연결되어 동력을 전달하게 된다. 또한, 6축 감속기(42)의 출력단은 직접 제 2 손목부(16)에 연결되고 5축 제 2 기어열(36)과 접동되어 있는 6축 기어열(44)에 의해 제 2 손목부(16)가 작동되게 되는 작용을 한다.

본 발명은 로봇 상부암의 관절부 후단에 설치한 4,5축 구동모터로부터 각각의 동력전달 샤프트를 직접 연결 설치함으로써 간소화되고 각각의 동력전달 샤프트의 형상이 간단하여 가공이 용이하며 작업능률도 향상되게 되며 또한 동력의 전달 방향을 바꾸기 위한 추가 동력전달 장치(기어열, 유니버설 조인트)가 필요없게 되어 부품수를 줄일수 있다.

그리고, 4,5축 구동모터를 상부암 후단에 위치시킴으로 인해 중력부하의 보상 효과를 가져올수 있음과 손목부에는 6축 구동모터만이 존재하게 되고 또한 상부암의 내부 공간이 확대되어 배선도 용이하게 할 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 다관절 산업용 로봇의 상부암(10) 구조에 있어서,

   상기 상부암(10)의 관절부(12) 상단에 제 1 손목부(14)가 형성되고 이 제 1 손목부(14) 내측에 제 2 손목부(16)가 설치되며 관절부(12) 후단 외부에 각각 4,5축 구동모터(22,30)가 설치됨과,

   상기, 4축 구동모터(22) 일측에 관절부(12) 내부로 4축 동력전달 샤프트(24)가 고정되고 이 4축 동력전달 샤프트(24)에 4축 기어열(28)이 연결되며 이 4축 기어열(28)을 4축 감속기(26)와 연결시키되 4축 감속기(26)는 제 1 손목부(14)에 고정 설치함과,

   상기, 5축 구동모터(30) 일측에 관절부(12) 내부로 5축 동력전달 샤프트(32)가 고정되고 이 5축 동력전달 샤프트(32)에 5축 제 1 기어열(34)이 연결되며 이 5축 제 1 기어열(34) 일측에 5축 베벨기어열(38)이 연결됨과 또한, 상기 5축 베벨기어열(38) 하부에 5축 제 2 기어열(36)이 연결 설치됨과,

   또한, 상기 제 2 손목부(16) 내부에 6축 구동모터(40)가 내장 설치되고 이 6축 구동모터(40) 일측에 6축 감속기(42)가 접동되며 제 2 손목부(16) 일측부에 6축 기어열(44)이 5축 제 2 기어열(36)과 접동되게 고정 설치한 것을 특징으로 하는 6축 다관절 산업용 로봇의 상부암 구조.