KR200172907Y1 - A structure for articulated joint of a robot - Google Patents
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Abstract
본 고안은 다관절 로봇의 아암 구조에 관한 것으로, 상부의 선회 베이스(1) 일측에 로워 아암 감속기(2)이 삽입설치되고, 상기 로워 아암 감속기(2)의 연장부에 로워 아암 모우터(3)가 부착고정되며, 상기 로워 아암 감속기(2)에 입력 스플라인(4)이 장착되고 로워 아암 모우터(3)의 샤프트가 스플라인 샤프트(5)로 이루어져 상기 로워 아암 모우터(3)가 로워 아암 감속기(2)에 직접설치되고, 상기 로워 아암 감속기(2)에 로워 아암(6)의 일단이 고정되고, 상기 선회 베이스(1)에 대향되는 하우징에 어퍼 아암 감속기(7)이 삽입되며, 상기 감속기 연장부에 어퍼 아암 모우터(8)가 부착고정되고, 상기 감속기에 입력 스플라인(4)이 장착되고 모우터 샤프트가 스플라인 샤프트(5)로 이루어져 상기 어퍼 아암 모우터(8)가 어퍼 아암 감속기(7)에 설치되며, 상기 로워 아암(6)과 어퍼 아암 감속기(7)에 각각 오일 주입구(9)와 오일 배출구(10)가 설치되고, 상기 어퍼 아암 감속기(7)의 출력축에 커넥팅 링크(11)가 설치되며, 상기 로워 아암(6)의 일단에 볼베어링(12)과 멈춤 링(13)로 조립된 어뎁터(14)가 체결되고, 상기 볼베어링(12)의 외륜이 상기 커넥팅 링크(11)와 결합된 구조로 되어, 아암에 소형 베어링을 사용함으로써 단순화하여 로봇 아암의 분해 및 조립을 용이하고 그리스의 보급과 교환을 손쉽게 할 수 있게 됨으로써, 작업자의 작업성을 향상시키고 부품의 보수 및 유지에 따른 원가를 절감할 수 있다.The present invention relates to an arm structure of an articulated robot, wherein a lower arm reducer (2) is inserted into one side of an upper swing base (1), and a lower arm motor (3) is provided in an extension of the lower arm reducer (2). The lower arm reducer 2 is mounted with an input spline 4 and the shaft of the lower arm motor 3 is formed of a spline shaft 5 so that the lower arm motor 3 is Directly installed in the reducer (2), one end of the lower arm (6) is fixed to the lower arm reducer (2), and the upper arm reducer (7) is inserted into the housing facing the turning base (1), The upper arm motor 8 is fixed to the reduction gear extension, and the input spline 4 is mounted to the speed reducer, and the motor shaft is formed of the spline shaft 5 so that the upper arm motor 8 is the upper arm reducer. (7) and the lower arm (6) An oil inlet 9 and an oil outlet 10 are respectively installed in the upper arm reducer 7, and a connecting link 11 is installed in the output shaft of the upper arm reducer 7, and one end of the lower arm 6 is provided. The adapter 14 assembled with the ball bearing 12 and the stop ring 13 is fastened, and the outer ring of the ball bearing 12 is coupled with the connecting link 11, and by using a small bearing in the arm, Simplification facilitates disassembly and assembly of the robot arm, eases dissemination and exchange of grease, thereby improving operator operability and reducing costs associated with repairing and maintaining parts.
Description
본 고안은 산업용 로봇의 다관절로 이루어진 아암 구조에 관한 것으로, 특히 아암을 이루는 평형 링크의 관절부를 소형 베어링을 사용함으로써 단순화하여 로봇 아암의 분해 및 조립을 용이하게 함과 더불어 그리스의 보급과 교환을 손쉽게 할 수 있도록 된 다관절 로봇의 아암 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an arm structure consisting of multiple joints of an industrial robot, and in particular, the joint part of the balanced link constituting the arm is simplified by using a small bearing to facilitate disassembly and assembly of the robot arm, as well as dissemination and exchange of grease. The arm structure of an articulated robot made easy.
일반적으로 제품의 생산등에 사용되는 산업용 로보트는 그 동작이 원하는 대로 정확하게 이루어져야 하고, 특히 로보트가 작업하는 대상물의 중량 또는 진동에 의해서도 정확도에 영향을 받지 않도록 설계되어야 한다.In general, industrial robots used in the production of products should be operated exactly as desired, and in particular, they should be designed so that their accuracy is not affected by the weight or vibration of the object on which the robot works.
상기한 산업용 로보트는 원하는 대로 정확한 동작이 이루어지게 하기 위해, 여러개의 관절이 연결된 다관절 동작이 이루어져 작업을 수행하도록 되어 있는 데, 다관절 동작이 이루어지면서 최선단에서 목적으로 하는 동작이 정확하게 실행되도록 하기 위해서 하나의 동력원이 아닌 다수개의 모우터가 별도로 각각의 관절축에 사용된다.The industrial robot is configured to perform the operation by performing a multiple joint operation in which several joints are connected in order to achieve the correct operation as desired. In order to achieve this, multiple motors are used for each joint axis, rather than one power source.
즉, 각각 연결된 관절축의 동작이 각각의 모우터에 의해 제어되는 구조로 이루어져 있다.That is, the motion of the joint axes connected to each other is made of a structure controlled by each motor.
따라서, 이러한 산업용 로보트의 동작의 정확성과 작업범위 및 로보트가 취급할 수 있는 중량의 한계 등은 관절의 구조 즉, 각 축의 연결 구조에 의해 큰 영향을 받게 된다.Therefore, the accuracy of the operation of the industrial robot, the working range and the limits of the weight that the robot can handle are greatly influenced by the structure of the joint, that is, the connection structure of each axis.
예컨대, 종래의 다관절 로봇의 아암 구조는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 선회 베이스(101) 일측의 하우징에 로워 아암(102) 감속기(103)의 케이싱이 삽입설치되고, 상기 케이싱에 모우터 브라켓트(104)가 조립됨과 더불어 상기 선회 베이스(101)에 보울트로 고정되며, 로워 아암(102) 내측의 모우터 샤프트(105)에는 감속기의 입력 기어(106)가 키(107)이 결합되고, 상기 로워 아암(102)을 구동시키는 로워 아암 모우터(108)는 모우터 브라켓트(104)에 의해 체결되며, 상기 로워 아암(102) 감속기(103)의 출력축에는 로워 아암(102)이 보울트에 의해 체결되는 것이다.For example, in the arm structure of the conventional articulated robot, as shown in FIGS. 2 and 3, a casing of the lower arm 102 reducer 103 is inserted into and installed in a housing on one side of the pivot base 101, and the casing is inserted into the casing. A motor bracket 104 is assembled and fixed to the pivot base 101 with a bolt. An input gear 106 of a reducer is coupled to a motor shaft 105 inside the lower arm 102. The lower arm motor 108 for driving the lower arm 102 is fastened by a motor bracket 104, and the lower arm 102 is bolted to the output shaft of the lower arm 102 speed reducer 103. Is to be fastened by.
한편, 상기 선회 베이스(101)의 대향되는 하우징에 어퍼 아암 감속기(109)의 케이싱이 삽입고정되고, 상기 케이싱에 모우터 브라켓트(104)가 조립됨과 더불어 상기 선회 베이스(101)에 보울트로 고정되며, 어퍼 아암(110) 내측의 모우터 샤프트(111)에는 감속기(109)의 입력 기어(106)가 키(107)이 결합되고, 상기 모우터 브라켓트(104)에 의해 어퍼 아암 모우터(112)가 체결되며, 상기 로워 아암(102) 감속기(103)의 출력축에는 볼베어링(113)이 결합됨과 더불어 볼베어링(113)의 누유를 방지하도록 니로스 링(114)이 구비된 어뎁터(115)가 결합되고, 상기 볼베어링(113)의 외륜은 상기 로워 아암(102)에 조립됨과 더불어 상기 어뎁터(115)에 커넥팅 링크(116)가 보울트로 조립된 구조이다.Meanwhile, the casing of the upper arm reducer 109 is inserted into and fixed to the housing opposite to the pivot base 101, and the motor bracket 104 is assembled to the casing, and fixed to the pivot base 101 with a bowl. The input shaft 106 of the speed reducer 109 is coupled to the motor shaft 111 inside the upper arm 110, and the key 107 is coupled to the upper arm motor 112 by the motor bracket 104. Is coupled to the output shaft of the lower arm (102) reducer (103) and the adapter (115) having a niros ring (114) is coupled to the ball bearing (113) to prevent leakage of the ball bearing (113). The outer ring of the ball bearing 113 is assembled to the lower arm 102 and the connecting link 116 is assembled to the adapter 115 as a bowl.
즉, 상기와 같은 구조로 이루어진 로봇 아암의 관절부는 로워 아암 모우터(108)의 회전이 감속기(103)의 입력축을 통해 전달되고, 상기 감속기(103)의 케이싱이 고정됨에 따라 감속기(103) 출력축에 고정된 로워 아암(102)에 감속된 회전력이 전달되며, 상기 어퍼 아암 모우터(112)의 회전력은 어퍼 아암 감속기(109)에 의해 감속되어, 상기 어뎁터(115) 및 커넥팅 링크(116)를 통해 어퍼 아암(110)에 전달될 수 있도록 된 것이다.That is, the joint of the robot arm having the structure as described above, the rotation of the lower arm motor 108 is transmitted through the input shaft of the reducer 103, and as the casing of the reducer 103 is fixed, the output shaft of the reducer 103 is fixed. The reduced rotational force is transmitted to the lower arm 102 fixed to the upper arm, and the rotational force of the upper arm motor 112 is decelerated by the upper arm reducer 109, thereby connecting the adapter 115 and the connecting link 116 to each other. It is to be delivered to the upper arm 110 through.
그런데, 상기 아암의 구조상 대형의 볼베어링을 사용하여야 하기 때문에 그리스의 누유를 방지하기 위한 별도의 씨일링 장치가 필요하게 되고, 이에 따라 장비가 복잡해짐과 더불어 비용이 상승하게 되는 결점이 있었다.However, since a large ball bearing must be used due to the structure of the arm, a separate sealing device for preventing grease leakage is required, and thus, there is a drawback in that the equipment becomes complicated and the cost increases.
또한, 상기 모우터와 감속기의 결합시 모우터 브라켓트(104)가 필요하고 감속기의 그리스 밀봉을 위하여 감속기와 모우터 어뎁터(115) 및 모우터 브라켓트(104)와 모우터사이에 O-링이 필요하게 되는 한편, 상기 모우터에 그리스가 직접 접촉되기 때문에 모우터 내부로 그리스가 흘러들어감으로써 장비를 손상시킬 우려가 있었다.In addition, the motor bracket 104 is required when the motor and the reducer are coupled, and an O-ring is required between the reducer and the motor adapter 115 and the motor bracket 104 and the motor to seal the reducer with grease. On the other hand, since grease is in direct contact with the motor, grease flows into the motor, which may damage the equipment.
그리고, 감속기의 그리스 보급과 교환시 로워 아암(102)과 커넥팅 링크(116) 사이의 간섭을 없애기 위해 로봇을 특정 자세로 고정시킨 후 그리스를 보급하거나 교환하여야 하기 때문에 시간이 많이 소요됨과 더불어 작업성이 좋지 않은 등의 제반 문제점이 있었다.In addition, since the robot needs to be replenished or exchanged after fixing the robot in a specific posture in order to eliminate the interference between the lower arm 102 and the connecting link 116, the grease must be replenished or replaced. There were all sorts of problems, such as not good.
이에 본 고안은 상기한 바의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 아암을 이루는 평형 링크의 관절부를 소형 베어링을 사용하는 구조로 함으로써 단순화하여 로봇 아암의 분해 및 조립을 용이하게 함과 더불어 그리스의 보급과 교환을 손쉽게 할 수 있도록 된 다관절 로봇의 아암 구조를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and by simplifying the joint portion of the balanced link of the arm by using a small bearing, the robot arm can be easily disassembled and assembled and the grease spread. Its purpose is to provide an arm structure of an articulated robot that can easily exchange with each other.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 상부의 선회 베이스 일측의 하우징에 로워 아암 감속기의 케이싱이 삽입설치되고, 상기 감속기 케이싱의 연장부에 로워 아암 모우터가 직접 부착고정되며, 상기 감속기의 입력축에 입력 스플라인이 장착됨과 더불어 모우터의 샤프트가 스플라인 샤프트로 이루어져 상기 로워 아암 모우터가 로워 아암 감속기에 직접설치되고, 상기 감속기 출력축에 로워 아암의 일단이 고정설치되는 한편, 상기 선회 베이스에 대향되는 하우징에 어퍼 아암 감속기의 케이싱이 삽입고정되며, 상기 감속기 케이싱의 연장부에 어퍼 아암 모우터가 부착고정되고, 상기 감속기의 입력축에 입력 스플라인이 장착됨과 더불어 감속기의 모우터 샤프트가 스플라인 샤프트로 이루어져 상기 어퍼 아암 모우터가 어퍼 아암 감속기에 직접설치된 구조이다.The present invention for achieving the above object is, the casing of the lower arm reducer is inserted into the housing of one side of the upper swing base, the lower arm motor is directly attached and fixed to the extension of the reducer casing, the reducer An input spline is mounted on an input shaft of the motor, and a shaft of the motor is formed of a spline shaft, and the lower arm motor is directly installed in the lower arm reducer, and one end of the lower arm is fixedly installed on the reducer output shaft, The casing of the upper arm reducer is inserted into and fixed to the housing facing the upper arm, and the upper arm motor is fixed to the extension of the reducer casing, the input spline is mounted to the input shaft of the reducer, and the motor shaft of the reducer is splined to the spline shaft. The upper arm motor is mounted on the upper arm reducer An installed structure.
그리고, 상기 로워 아암과 어퍼 아암 감속기의 케이싱면에 각각 오일 주입구와 오일 배출구가 설치된 구조이다.The oil inlet and the oil outlet are respectively provided on the casing surfaces of the lower arm and the upper arm reducer.
또한, 상기 어퍼 아암 감속기의 출력축에 커넥팅 링크가 직접 보울트로 연결설치되고, 상기 로워 아암의 일단에 볼베어링과 멈춤 링으로 조립된 어뎁터가 체결되며, 상기 볼베어링의 외륜이 상기 커넥팅 링크와 결합되어 상기 로워 아암에 걸리는 하중을 지지할 수 있도록 된 구조이다.In addition, a connecting link is directly connected to the output shaft of the upper arm reducer by a bolt, and an adapter assembled with a ball bearing and a stop ring is fastened to one end of the lower arm, and an outer ring of the ball bearing is coupled with the connecting link to the lower It is a structure that can support the load on the arm.
따라서, 아암을 이루는 평형 링크의 관절부를 자체적으로 씨일링된 소형 베어링의 사용이 가능한 구조로 함으로써 구조가 단순화되고 로봇 아암의 분해 및 조립을 용이하게 함과 더불어, 아암의 자세와 상관없이 관절부 외측에서 그리스의 보급과 교환을 손쉽게 할 수 있게 됨으로써, 작업자의 작업성을 향상시키고 부품의 보수 및 유지에 따른 원가를 절감할 수 있는 것이다.Therefore, the structure of the joint of the balanced link that makes up the arm can be used by the self-sealed small bearing, which simplifies the structure, facilitates the disassembly and assembly of the robot arm, and the outside of the joint regardless of the position of the arm. The ease of dissemination and replacement of greases can improve operator workability and reduce costs associated with repairing and maintaining parts.
도 1은 본 고안에 따른 다관절 로봇의 아암 구조를 개략적으로 나타낸 개략도,1 is a schematic diagram schematically showing the arm structure of an articulated robot according to the present invention;
도 2는 종래의 기술에 따른 다관절 로봇의 아암 구조를 개략적으로 나타낸 개략도,2 is a schematic view schematically showing the arm structure of a conventional articulated robot;
도 3은 도 2의 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view of FIG. 2.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 :선회 베이스 2 : 로워 아암 감속기1: revolving base 2: lower arm reducer
3 : 로워 아암 모우터 4 : 입력 스플라인3: lower arm motor 4: input spline
5 : 스플라인 샤프트 6 : 로워 아암5: spline shaft 6: lower arm
7 : 어퍼 아암 감속기 8 : 어퍼 아암 모우터7: upper arm reducer 8: upper arm motor
9 : 오일 주입구 10 : 오일 배출구9: oil inlet 10: oil outlet
11 : 커넥팅 링그 12 : 볼베어링11: connecting link 12: ball bearing
13 : 멈춤 링 14 : 어뎁터13: stop ring 14: adapter
이하 본 고안을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안에 따른 다관절 로봇의 아암 구조를 개략적으로 도시한 개략도로서, 상부의 선회 베이스(1) 일측의 하우징에 로워 아암 감속기(2)의 케이싱이 삽입설치되고, 상기 감속기 케이싱의 연장부에 로워 아암 모우터(3)가 부착고정되며, 상기 감속기의 입력축에 입력 스플라인(4)이 장착됨과 더불어 모우터의 모우터 샤프트가 스플라인 샤프트(5)로 이루어져 상기 로워 아암 모우터(3)가 로워 아암 감속기(2)에 직접설치되고, 상기 감속기 출력축에 로워 아암(6)의 일단이 고정설치되는 한편, 상기 선회 베이스(1)에 대향되는 하우징에 어퍼 아암 감속기(7)의 케이싱이 삽입고정되며, 상기 감속기 케이싱의 연장부에 어퍼 아암 모우터(8)가 부착고정되고, 상기 감속기의 입력축에 입력 스플라인(4)이 장착됨과 더불어 모우터의 모우터 샤프트가 스플라인 샤프트(5)로 이루어져 상기 어퍼 아암 모우터(8)가 어퍼 아암 감속기(7)에 직접설치되며, 상기 로워 아암 감속기(2)와 어퍼 아암 감속기(7)의 케이싱면에 각각 오일 주입구(9)와 오일 배출구(10)가 설치되고, 상기 어퍼 아암 감속기(7)의 출력축에 커넥팅 링크(11)가 직접 연결설치되며, 상기 로워 아암(6)의 일단에 볼베어링(12)과 멈춤 링(13)로 조립된 어뎁터(14)가 체결되고, 상기 볼베어링(12)의 외륜이 상기 커넥팅 링크(11)와 결합되어 상기 로워 아암(6)에 걸리는 하중을 지지할 수 있도록 된 구조이다.1 is a schematic view showing an arm structure of an articulated robot according to the present invention, in which a casing of a lower arm reducer 2 is inserted into a housing on one side of an upper pivot base 1 and an extension of the reducer casing is provided. The lower arm motor 3 is attached to and fixed to the part, and an input spline 4 is mounted on an input shaft of the reducer, and a motor shaft of the motor is formed of a spline shaft 5. Directly installed in the lower arm reducer (2), one end of the lower arm (6) is fixed to the reducer output shaft, while the casing of the upper arm reducer (7) is inserted into the housing opposite the pivot base (1). The upper arm motor 8 is fixed to an extension of the reducer casing, and the input shaft 4 is mounted on the input shaft of the reducer, and the motor shaft of the motor is splined. The upper arm motor 8 is installed directly on the upper arm reducer 7, and the oil inlets 9 are respectively provided on the casing surfaces of the lower arm reducer 2 and the upper arm reducer 7. And an oil outlet 10 is installed, and a connecting link 11 is directly connected to an output shaft of the upper arm reducer 7, and a ball bearing 12 and a stop ring 13 are provided at one end of the lower arm 6. The adapter 14 is fastened and the outer ring of the ball bearing 12 is coupled to the connecting link 11 to support the load applied to the lower arm 6.
그리고, 상기 로봇 아암의 관절부 동작은, 상기 로워 아암 모우터(3)의 회전력이 감속기의 입력 스플라인(4)을 통해 전달되고, 상기 감속기의 케이싱이 고정된 상태로 있기 때문에 이에 따라 감속기 출력축에 고정된 로워 아암(6)에 감속된 회전력이 전달되며, 상기 어퍼 아암 모우터(8)의 회전력이 어퍼 아암 감속기(7)에 의해 감속되고, 상기 감속기의 케이싱이 고정됨에 따라 감속기 출력축에 고정된 커넥팅 링크(11)를 통해 어퍼 아암에 회전력이 전달되며, 상기 로워 아암(6)에 걸리는 하중는 볼베어링(12)과 커넥팅 링크(11)를 커쳐 어퍼 아암 감속기(7)와 로워 아암 감속기(2)에 분산되도록 된 것이다.In addition, since the rotational force of the lower arm motor 3 is transmitted through the input spline 4 of the speed reducer, and the casing of the speed reducer is fixed, the joint motion of the robot arm is fixed to the speed reducer output shaft accordingly. The reduced rotational force is transmitted to the lower arm 6, and the rotational force of the upper arm motor 8 is decelerated by the upper arm reducer 7, and the connection fixed to the reducer output shaft as the casing of the reducer is fixed. The rotational force is transmitted to the upper arm through the link 11, and the load applied to the lower arm 6 is distributed to the upper arm reducer 7 and the lower arm reducer 2 by cutting the ball bearing 12 and the connecting link 11. It is possible.
따라서, 상기 어퍼 아암 감속기(7)의 출력축에 커넥팅 링크(11)가 직접 연결되고, 로워 아암(6)과 커넥팅 링크(11)사이에 어뎁터(14) 및 볼베어링(12)이 개재됨으로써 자체 그리스 씨일링이 된 소형 베어링의 사용이 가능하게 되어 구조가 단순화되며, 이에 따라 조립이 용이해지고 원가가 절감되는 것이다.Therefore, the connecting link 11 is directly connected to the output shaft of the upper arm reducer 7, and the adapter 14 and the ball bearing 12 are interposed between the lower arm 6 and the connecting link 11 so that the grease It is possible to use the compacted bearings, which simplifies the structure, thereby facilitating assembly and reducing costs.
또한, 상기 감속기의 케이싱을 연장하여 모우터를 직접 부착시키고, 상기 모우터 샤프트와 감속기의 입력축을 스플라인으로 결합시키며, 상기 감속기의 입력축과 케이싱사이에 씨일링을하여 모우터와 감속기사이의 개재 부품을 줄임으로써 누유의 위험을 감소시키고, 모우터에 직접 오일이 접촉되지 않기 때문에 모우터의 신뢰성이 향상되는 것이다.In addition, the casing of the reducer is extended to directly attach a motor, the motor shaft and the input shaft of the reducer are splined, and the sealing part is interposed between the motor and the reducer by sealing between the input shaft and the casing of the reducer. This reduces the risk of leakage and improves the reliability of the motor because no oil comes in direct contact with the motor.
한편, 오일의 급유 및 교환을 상기 로워 아암(6)과 커넥팅 링크(11)를 통하지 않고 감속기 케이싱에서 이루어지기 때문에, 로봇 아암의 자세에 무관하게 오일의 급유 및 교환이 외부에서 간편하게 이루어지는 것이다.On the other hand, since oil supply and replacement of oil is performed in the reducer casing without passing through the lower arm 6 and the connecting link 11, oil supply and replacement of oil is easily performed externally regardless of the attitude of the robot arm.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 다관절 로봇의 아암 구조에 의하면, 아암을 이루는 평형 링크의 관절부를 소형 베어링을 사용함으로써 단순화하여 로봇 아암의 분해 및 조립을 용이하게 함과 더불어 그리스의 보급과 교환을 손쉽게 할 수 있게 됨으로써, 작업자의 작업성을 향상시키고 부품의 보수 및 유지에 따른 원가를 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, according to the arm structure of the articulated robot according to the present invention, the joint portion of the balanced link constituting the arm is simplified by using a small bearing to facilitate disassembly and assembly of the robot arm, and to supply and exchange grease. By making it easy to use, it is possible to improve the workability of the worker and reduce the cost of maintenance and maintenance of parts.
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