KR20120097341A - 관절형 로봇 손목 - Google Patents

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KR20120097341A
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마우로 암파로레
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지우세페 파파렐라
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코마우 쏘시에떼 퍼 아찌오니
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Abstract

관절형 로봇 손목(10)이 다음을 포함하여 구성된다.
- 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 1 몸체(12), 상기 제 1 몸체(12)의 제 1 단부는 제 1 축(Ⅳ) 주위에서 회전가능한 로봇 요소에 장착되고,
- 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 2 몸체(14), 상기 제 2 몸체(14)의 제 1 단부는 상기 제 1 축(Ⅳ)에 대해 경사진 제 2 축(Ⅴ) 주위에서 상기 제 1 몸체(12)의 제 2 단부에 회전가능하게 장착되고,
- 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 3 몸체(16), 상기 제 3 몸체의 제 1 단부는 상기 제 2 축(Ⅴ)에 대해 경사진 제 3 축(Ⅵ) 주위에서 상기 제 2 몸체의 제 2 단부에 회전가능하게 장착되고,
- 상기 제 1 및 제 3 축(Ⅳ, Ⅵ)은 둘다 상기 제 2 축(Ⅴ)에 수직이고, 상기 로봇 손목의 최소한 한 위치에서 상기 제 1 및 제 3 축이 서로 정렬된다.

Description

관절형 로못 손목{articulated robot wrist}
본 발명은 다음을 포함하는 형태의 관절형 로봇 손목에 관한 것이다.
- 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 1 몸체, 상기 제 1 몸체의 제 1 단부는 제 1 축 주위에서 회전가능한 로봇 요소에 장착되고,
- 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 2 몸체, 상기 제 2 몸체의 제 1 단부는 상기 제 1 축에 대해 경사진 제 2 축 주위에서 상기 제 1 몸체의 제 2 단부에 회전가능하게 장착되고,
- 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 3 몸체, 상기 제 3 몸체의 제 1 단부는 상기 제 2 축에 대해 경사진 제 3 축 주위에서 상기 제 2 몸체의 제 2 단부에 회전가능하게 장착되고,
- 상기 제 1 및 제 3 축은 둘다 상기 제 2 축에 수직이고, 상기 로봇 손목의 최소한 한 위치에서 상기 제 1 및 제 3 축이 서로 정렬되고,
상기 제 1 몸체는 상기 제 1 및 제 3 몸체를 향하고 상기 손목이 장착된 상태에서 상기 제 1 축에 정렬된 제 1 개구부를 베이스에 가지는 엘보 형상 부분을 포함하고,
상기 엘보 형상 부분은 나란히 배치되어 상기 제 1 개구부의 축에 대해 이격되고 상기 제 1 몸체의 제 2 단부에 상응하는 오프셋 부분을 지니고,
상기 제 2 몸체는 상기 제 2 몸체의 제 2 단부에 상응하며, 로봇 손목의 제 3 몸체에 연결된 장치의 공급 및/또는 제어를 위한 캐이블 및/또는 튜브로 가로지르는 제 1 및 제 2 개구부를 상기 로봇 손목이 장착된 상태로 상기 제 3 축에 정렬하는 제 2 개구부를 가지는 캔틸레버 부분을 포함하여 구성되고,
상기 로봇 손목은 각각 제 2 및 제 3 축 주위에서 상기 제 2 및 제 3 몸체의 회전을 구동하기 위한 수단을 더 포함하고,
상기 제 2 및 제 3 몸체의 회전을 구동하기 위한 수단은,
- 상기 제 1 몸체의 오프셋 부분에 의해 운반되는 제 1 모터,
- 상기 제 1 모터의 출력 샤프트의 회전을 상기 제 2 몸체에 전달하기 위한 제 1 기어 수단,
- 상기 제 2 몸체에 의해 운반되는 제 2 모터,
- 상기 제 2 모터의 출력 샤프트의 회전을 상기 제 3 몸체에 전달하기 위한 제 2 기어 수단을 포함한다.
상기한 형태의 로봇 손목은 예를들어 유럽 특허출원 EP 1829652 A1에 공개되어 있다.
본 발명의 목적은 특히 더 간단하고 더 간편한 구조를 제공함으로써 상기 형태의 로봇 손목을 개선하기 위한 것이며, 손목을 형성하는 다양한 몸체가 최적의 손목 조정성을 보장하기 위하여 몸체 자체의 넓은 왕복운동을 가능하게 하는 형태에서 서로 배치된다.
상기 목적은 청구항 제 1항의 특징을 가지는 로봇 손목을 제공함으로써 달성된다.
본 발명의 청구범위는 본 발명을 참조로 여기에 제공된 기술적 사상의 일체 부분을 형성한다. 본 발명은 비제한 적인 예시로써 부속된 도면을 참조로 서술된다.
도 1은 상술된 로봇 손목의 제 1 실시예의 사시도.
도 2는 도 1의 중 하나의 맞은편 관점으로부터 도 1의 로봇 손목의 사시도.
도 3은 도 1의 로봇 손목의 정면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ로 도시된 세로 단면 평면을 따른 단면도.
도 5는 상술된 로봇 손목의 제 2 실시예의 사시도.
도 6은 도 5의 손목의 정면도.
도 7은 도 6의 라인 Ⅶ-Ⅶ로 도시된 세로 단면 평면을 따른 단면도.
하기하는 서술에서, 다양한 특정의 상세한 사항은 실시예의 개괄적인 이해를 제공하기 위해 서술된다. 실시예는 예를들어 하나 또는 그이상의 특정한 상세사항없이 다른 방법, 구성요소 또는 물질 등을 통해 제공될 수 있다.
다른경우, 공지된 구조, 물질 또는 작동은 실시예의 다양한 양태에 대한 번잡한 서술을 피하기 위해 상세히 서술되거나 도시되지 않는다.
따라서 여기에 사용된 참조번호는 오직 편의를 위한 것이며 실시예의 범위 또는 보호 범위를 정의하기 위한 것이 아니다.
도면에서, 참조 번호 10은 관절형 로봇 손목을 나타낸다. 당해 업계에 알려진 바와 같이 상기 형태의 로봇 손목은 로봇 구성요소에 장착되고 손목 자체의 구조와 직접 관련된 케이블 및/또는 튜브로 공급 및/또는 제어되는 도구 또는 다른 작동 기구에 제공된다. 상기 케이블 및/또는 튜브는 참조 번호 C 로 도면에도시된다. 이들은 이른바 로봇 손목의 "하니스"로 정의되며, 상기 로봇 손목은 상부에 장착되는 케이블 및/또는 튜브가 한번 설치되어지는 것으로 정의한다. 이러한 양태는 종래 기술에 존재하기 때문에 상세히 설명하지 않으며 본 발명에서는 손목을 서술하는데 필요한 범위까지만 설명한다.
손목(10)은 제 1 단부(12') 및 제 2 단부(22)를 포함하는 제 1 몸체(12)로 구성된다. 상기 제 1 단부(12')는 제 1 축(Ⅳ)주위에서 회전가능한 로봇 구성요소(도시되지 않음)에 장착된다.
손목(10)은 또한 제 1 단부(14') 및 제 2 단부(24)를 포함하는 제 2 몸체(14)로 구성된다. 상기 제 1 단부(14')는 제 1 축(Ⅳ)에 대해 경사진 제 2 축(Ⅴ)주위에서 몸체(12)의 단부(32)에 회전가능하게 장착된다. 또한, 로봇 손목(10)은 참조번호 16"로 표시되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하는 제 3 몸체(16)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제 3 몸체(16)은 손목에 연결되는 도구의 케이블 및/또는 튜브로 가로지르는 환상의 몸체이고 그 단부(16")는 상기 도구의 연결을 위해 적절한 시트가 형성되는 표면을 가진다.
몸체(16)의 제 1 단부는 제 2 축(Ⅴ)에 대해 경사진 제 3 축(Ⅵ)주위에서 몸체(14)의 제 2 단부(24)에 회전가능하게 장착된다.
축(Ⅳ,Ⅵ)은 제 2 축(Ⅴ)에 대해 약 90도의 각을 이룬다.(즉, 축(Ⅳ,Ⅵ)은 제 2 축(Ⅴ)에 대해 수직이다.) 도시된 바와 같이, 로봇손목의 공간의 주어진 위치에서, 상기 축들은 서로 정렬된다. 특히, 도시된 형태는 축(Ⅳ)주위에서 손목의 회전으로만 변위되는 손목의 모든 위치로 유지된다.
본 명세서에서, 두 축 또는 직선사이에서 수직상태로 이루어지는 것을 참조할때, 이것은 서로 교차하고 서로 수직인 라인 또는 축의 경우 및 서로 교차하지는 않으나 서로 90 각을 형성하는 이들에 대해 평행한 공통 평면의 돌출부를 가지는 경우에 둘다 적용될 수 있다.
특히, 제 1 몸체(12)는 그 저면에 제 2 몸체(14)와 제 3 몸체(16)를 향하여 면하는 제 1 개구부(20)를 가지는 엘보 형상 몸체(1)를 포함한다. 손목이 장착된 상태에서, 상기 개구부(20)는 제 1 축(Ⅳ)에 정렬된다. 또한 엘보 형상 부분(18)은 나란히 배치되어 상기 개구부(20)의 축에 대해 이격되고 상기 제 1 몸체의 상기 제 2 단부에 상응하는 오프셋 부분(22)을 지닌다. 상기 오프셋 부분에서 제 2 몸체(14)는 제 2 축(Ⅴ)주위에 회전가능하게 장착된다. 상기 제 2 몸체는 제 3 축(Ⅵ)에 정렬되는 제 2 개구부(26)를 가지고, 상기 제 2 몸체(14)의 상술한 제 2 단부에 상응하는 캔틸레버 부분(24)을 가진다.
또한, 로봇이 장착되고 설비된 상태에서, 케이블 및/또는 튜브(C)는 그 길이 부분에 대해 축(Ⅳ)에 정렬되고 다른 길이 부분에 대해 축(Ⅵ)에 정렬된다. 상기 상태는 로봇 손목을 조작하는 동안 케이블에 가해지는 비틀림과 굽힘응력을 최소한으로 감소시킨다.
여기에서 설명되는 로봇 손목에서, 제 2 몸체(14)와 제 3 몸체(16)의 회전을 구동하기 위한 수단은 손목 자체의 구조에 직접 장착된다. 특히 구동 수단은 1 몸체(12)의 오프셋 부분(22)에 의해 운반되고 제 2 몸체(14)의 회전을 구동하도록 채용되는 제 1 모터(28)를 포함한다. 상기 구동수단은 제 2 몸체(16)에 의해 운반되고 제 3 몸체(16)의 회전을 구동하는 제 2 모터(30)을 더 포함한다. 하기에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 구동수단은 상기 제 1 모터(28)의 출력 샤프트의 회전을 상기 제 2 몸체(14)에 전달하는 제 1 기어수단과 상기 제 2 모터(30)의 출력 샤프트의 회전을 제 3 몸체(16)에 전달하기 위한 제 2 기어수단을 더 포함한다.
여기에 설명되는 로봇 손목에서, 상기 제 1 모터(28)는 제 1 몸체(12)의 오프셋 부분에 장착되고, 그 출력 샤프트가 제 1 축(Ⅳ)에 평행도 수직도 아니도록 경사진다.;
반대로, 제 1 모터(28)의 출력 샤프트는 극단 값은 제외되고 0도와 9-0도 사이의 각도로 제 1 축(Ⅳ)에 대해 경사진다.
특히, 제 1 모터는 오프셋 부분(22)과 함께 엘보 형상 부분(18)의 전체 방사상 및 축상 크기내의 대부분의 방사상 축상 크기를 유지하도록 제 1 축(Ⅳ)에 대해 경사진다. 도시된 예시에서, 모터(28)는 상기 전체 크기내에 완전히 유지된다.
여기에 설명된 로봇 손목에서, 제 1 축(Ⅳ)과 제 2 축(Ⅴ)은 하나 및 동일한 평면내에 포함된다. 상기 제 1 모터는 상기 제 1 모터(28)의 출력 샤프트가 제 축(Ⅳ)과 제 2 축(Ⅴ)내에 포함되도록, 상기 제 1 모터가 제 1 몸체(12)의 오프셋 부분(22)에 장착되는 것이 바람직하다.(도 3, 4, 6, 7 참조)
또한, 제 1 모터(28)는 오프셋 부분(22)에 장착되어 그 출력 샤프트가 극단 값은 제외하고 0도와 90도 사이의 각도록 제 1 축(Ⅳ)에 대해 경사지도록 기울어진다.
특히, 제 1 모터(28)의 출력 샤프트는 5도와 30도 사이의 각도로 제 1 축(Ⅳ)에 대해 경사진다.
다양한 실시예에서, 도시된 바와 마찬가지로, 오프셋 부분(22)은 상기 형태에서 모터(28)를 수용하도록 배치되는 반면, 다른 실시예에서, 상기 오프셋 부분은 공지된 형태이고 적절한 수단이 상기 형태의 모터(28)를 장착하기 위해 제공된다.
다양한 실시예에서, 도시된 바와 마찬가지로(도 4 및 7 참조), 모터(28)의 출력 샤프트는 샤프트(36)에 의해 운반되는 원추형 기어휠(34)을 연결하는 원추형 기어휠(32)을 운반한다.
샤프트(36)은 샤프트(36)에 대해 동축인 감속기 수단(40)의 사이에 제 2 축(Ⅴ)주위에서 오프셋 부분(22)에 회전가능하게 장착된다. 특히, 감속기 수단(40)은 슬리브(43)에 의해 오프셋 부분(22)의 개구부(22')의 변부에 고정된다. 감속기 수단(40)자체에서 제 2 몸체(14)가 고정된다. 감속기수단(40)은 제 2 몸체(14)와 샤프트(36)를 회전연결하도록 채용된다.
특히 도 3 및 도 6을 참조하면, 제 2 모터(30)는 제 3 축(Ⅵ)에 평행한 출력 샤프트와 함께 제 2 몸체(14)의 캔틸레버 부분(24)에 장착된다. 또한, 상기 캔틸레버 부분(24)은 90도와 270도 사이 바람직하게는 90도와 180도 사이에서 제 2 축(Ⅴ)에 대해 연장되는 방향을 따라 제 3축(Ⅵ)에 대해 제 2 모터(30)의 출력 샤프트가 이격되도록 공간내의 위치에 제 2 모터(30)를 수용하도록 채용된다.
상술한 형태로 제 2 모터를 고정하기 위한 수단은 상기 목적한 어떠한 형태일 수도 있다.
도 1 내지 4의 실시예에서, 상기 캔틸레버 부분(24)은 제 2 모터의 출력 샤프트가 약 90도 또는 이보다 약간 더 큰 각도로 제 2 축(Ⅴ)에 대해 연장되는 방향을 따라 제 3축(Ⅵ)에 대해 이격되도록 공간내의 위치에 제 2 모터(30)를 수용하도록 채용된다.
도 5 내지 7에 도시된 실시예에서, 상기 캔틸레버 부분(24)은 제 2 모터의 출력 샤프트가 약 180도의 각도로 제 2 축(Ⅴ)에 대해 연장되는 방향을 따라 제 3축(Ⅵ)에 대해 이격되도록 공간내의 위치에 제 2 모터(30)를 수용하도록 채용된다.
상술한 두 실시예에서, 모터(30)의 출력 샤프트는 기어림(44)을 연결하는 피니언(42)에 연결된다. 기어림(44)은 제 3 몸체(16)에 회저년결되고 제 3 축(Ⅵ)주위에서 캔틸레버 부분(24)에 회전가능하게 장착된다.
도시된 바와 같은 다양한 실시예에서, 로봇 손목이 설비된 상태에서, 기어림(44)은 케이블 및/또는 튜브(C)가 가로지른다.
도시된 바와 같은 다양한 실시예에서, 모터(30)는 감속기 수단 사이에 캔틸레버 부분(24)에 부착된다. 상기 감속기 수단(46)은 모터(30)의 출력 샤프트를 피니언(24)과 회전연결한다.
상술한 바에 따라, 축(Ⅴ 및 Ⅵ)주위에서 각각 회전하여 제 2 및 제 3 몸체에 운동을 전달하는 것은 다음에서 서술된 바에 따라 달성된다.
제 1 모터(28)가 작동하면, 기어휠(32)이 이에따라 운반된 기어휠(34)을 연결함으로써 샤프트(36)의 회전을 구동한다. 샤프트(36)는 토크를 증가시키고 결국 제 2 몸체(14)에 회전을 전달하는 감속기 수단(43)에 운동을 전달한다.
제 2 모터 (30)가 작동하면, 토크를 증가시키는 감속기 수단(46)이 운동을 피니언(42)에 전달하여 기어휠(44)이 연결됨으로써 결국 제 3 몸체(16)의 회전을 구동한다.
상기 감속기 수단(46, 43)과 마찬가지로 상기 모터들(28, 30)은 이들이 종래의 로봇 분야에서 사용되는 형태일 수 있기 때문에 상세히 설명되지 않는다.
마찬가지로 도시된 일부 구조적으로 상세한 부분은 불필요하게 복잡한 서술을 피하기 위해 서술되지 않았고, 당업자라면 이를 명백하다고 인정할 것이다.
물론 본 발명의 원칙이 동일하게 유지되는 동안, 구성과 실시예의 세부 부분은 첨부된 청구범위와 같이 비제한적인 예시의 방법으로 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 광범위하게 변경될 수 있다.

Claims (6)

  1. - 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 1 몸체(12), 상기 제 1 몸체(12)의 제 1 단부는 제 1 축(Ⅳ) 주위에서 회전가능한 로봇 요소에 장착되고,
    - 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 2 몸체(14), 상기 제 2 몸체(14)의 제 1 단부는 상기 제 1 축(Ⅳ)에 대해 경사진 제 2 축(Ⅴ) 주위에서 상기 제 1 몸체(12)의 제 2 단부에 회전가능하게 장착되고,
    - 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 제 3 몸체(16), 상기 제 3 몸체의 제 1 단부는 상기 제 2 축(Ⅴ)에 대해 경사진 제 3 축(Ⅵ) 주위에서 상기 제 2 몸체의 제 2 단부에 회전가능하게 장착되고,
    - 상기 제 1 및 제 3 축(Ⅳ, Ⅵ)은 둘다 상기 제 2 축(Ⅴ)에 수직이고, 상기 로봇 손목의 최소한 한 위치에서 상기 제 1 및 제 3 축이 서로 정렬되고,
    상기 제 1 몸체는 상기 제 1 및 제 3 몸체를 향하고 상기 손목이 장착된 상태에서 상기 제 1 축에 정렬된 제 1 개구부(20)를 베이스에 가지는 엘보 형상 부분(18)을 포함하고,
    상기 엘보 형상 부분은 나란히 배치되어 상기 제 1 개구부(20)의 축에 대해 이격되고 상기 제 1 몸체의 제 2 단부에 제공되는 오프셋 부분(22)을 지니고,
    상기 제 2 몸체는 상기 제 2 몸체의 제 2 단부에 상응하며, 로봇 손목의 제 3 몸체에 연결된 장치의 공급 및/또는 제어를 위한 캐이블 및/또는 튜브로 가로지르는 제 1 및 제 2 개구부를 상기 로봇 손목이 장착된 상태로 상기 제 3 축(Ⅵ)에 정렬하는 제 2 개구부(26)를 가지는 캔틸레버 부분을 포함하여 구성되고,
    상기 로봇 손목은 각각 제 2 및 제 3 축(Ⅴ, Ⅵ) 주위에서 상기 제 2 및 제 3 몸체(14, 16)의 회전을 구동하기 위한 수단을 더 포함하고,
    상기 제 2 및 제 3 몸체(14, 16)의 회전을 구동하기 위한 수단은,
    - 상기 제 1 몸체의 오프셋 부분(22)에 의해 운반되는 제 1 모터(28),
    - 상기 제 1 모터(28)의 출력 샤프트의 회전을 상기 제 2 몸체(14)에 전달하기 위한 제 1 기어 수단,
    - 상기 제 2 몸체에 의해 운반되는 제 2 모터(30),
    - 상기 제 2 모터(28)의 출력 샤프트의 회전을 상기 제 3 몸체(16)에 전달하기 위한 제 2 기어 수단을 포함하여 구성되는 관절형 로봇 손목에 있어서,
    상기 제 1 모터(28)는, 상기 제 1 모터의 출력 샤프트가 극단 값을 제외하고 0와 90도 사이의 각도로 제 1 축(Ⅳ)에 대해 경사지도록 기울어지는 것을 특징으로 하는 관절형 로봇손목.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 모터가 상기 제 3축(Ⅵ)에 평행한 출력 샤프트와 함께 상기 제 2 몸체의 캔틸레버 부분(24)에 장착되고,
    상기 캔틸레버 부분은 상기 제 2 모터의 출력 사프트가 90도와 270도 사이 바람직하게는 90도와 180도 사이의 각도록 상기 제 2 축(Ⅴ)에 대해 연장되는 방향을 따라 상기 제 3 축(Ⅵ)에 대해 이격되도록 공간내의 위치에 상기 제 2 모터를 수용하도록 채용되는 것을 특징으로 하는 관절형 로봇손목.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 원추형 기어 휠(32)이 상기 모터(28)의 출력 샤프트에 작착되고 제 1 샤프트(36)에 의해 운반되는 제 2 원추형 기어휠(34)을 연결하고,
    상기 제 1 샤프트가 상기 제 2 축(Ⅴ)주위에서 상기 오프셋 부분(22)에 회전가능하게 장착되고 상기 제 2 몸체(14)의 회전을 구동하도록 채용되는 것을 특징으로 하는 관절형 로봇 손목.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 샤프트와 동축이고, 상기 제 2 몸체(14)와 상기 제 1 샤프트(36)사이에 상기 제 2 몸체와 상기 제 1 샤프트를 회전 연결하도록 채용되는 감속기 기어 수단(40)이 세팅되는 것을 특징으로 하는 관절형 로봇 손목.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 제 2 모터의 출력 샤프트가 제 1 기어림(44)을 연결하는 피니언(42)에 연결되고,
    상기 제 1 기어 림(44)이 상기 제 3축(Ⅵ) 주위에서 상기 캔틸레버 부분(24)에 회전가능하게 장착되고, 상기 로봇이 장착된 상태에서 제 3 몸체에 회전 고정되며, 상기 기어림(44)이 상기 케이블 및/또는 튜브(C)가 가로지르는 것을 특징으로 하는 관절형 로봇 손목.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 모터(30)가 상기 피니언(42)과 상기 제 2 모터(30)의 출력 샤프트를 회전 연결하는 감속기 수단(46)사이를 통해 상기 캔틸레버 부분에 부착되는 것을 특징으로 하는 관절형 로봇 손목.
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