KR20170013759A - 로봇용 케이블 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 각 구분에 전원 또는 신호를 전달하는 케이블을 조절하는 장치에 관한 것으로서, 로봇의 동작에 맞게 케이블의 지지길이를 조절해주어 케이블이 로봇의 동작을 방해하지 않고 케이블 자체의 손상 가능성이 적다는 특징을 갖는다.
상기 케이블 조절장치는, 암, 상기 암의 단부에 결합된 헤드 및 상기 헤드에 전기를 전송하는 케이블을 포함하여 이루어지는 로봇에 설치되는 것으로, 전단부가 상기 헤드를 향하도록 암의 외측에 부착되는 관형의 것으로서, 관의 전단부 내측 둘레를 따라 제1간격유지부가 형성되는 외부관; 상기 외부관의 내부에 삽입되며 그 내부로 케이블이 관통하는 관형의 것으로서, 상기 외부관의 내경 미만의 외경을 가지어 외부관과의 사이에 조절유체공간을 형성하고, 관의 후단부 외측 둘레를 따라 제2간격유지부가 형성되는 내부관; 및 상기 조절유체공간에 유체를 공급하거나 조절유체공간 내의 유체를 배출하여 조절유체공간 내 유체의 압력을 조절함으로써 내부관이 외부관 내에서 전후로 슬라이딩되도록 하는 유체조절수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇용 케이블 조절장치{Controlling cable apparatus for robot}

본 발명은 로봇의 각 부분에 전원 또는 신호를 전달하는 케이블을 조절하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇의 동작에 맞게 케이블의 지지길이 등을 조절해주어 케이블이 로봇의 동작을 방해하지 않게 되고 케이블 자체의 손상 가능성이 적은 로봇용 케이블 조절장치에 관한 것이다.

로봇은 물건의 이동, 용접 및 도장 등 다양한 작업을 사람 대신 수행하기 위해 산업현장 등에서 사용되는 것으로 작업의 효과적인 수행을 위하여 사람의 신체와 유사한 관절을 가지는 것이 보통이다. 관절에 의해 연결되는 로봇의 각 구성부는 케이블을 통해 신호 및 전원을 전달받아 필요한 동작을 수행할 수 있다.

로봇이 작동할 때에는 로봇 일부 구성의 길이가 달라지거나 구성들 사이의 각도가 달라지게 되므로 케이블의 길이에 여유를 두고 형성할 필요가 있는데, 이러한 케이블은 로봇의 동작 상태에 따라 느슨해질 수 있어 로봇의 동작을 방해하거나 케이블 자체가 꼬이면서 손상될 가능성이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 도 1에 도시되어 있는 등록번호 10-0743612의 '산업용 로봇의 케이블 조절장치'에서는 케이블튜브(140)가 각각 관통홀을 가지는 고정체(120)와 이동체(130)에 끼워지고 로봇의 동작에 따라 이동체(130)가 이동하면서 케이블튜브(140)를 안정적으로 지지한다. 상기 고정체(120)와 이동체(130) 사이에는 탄성체(150)가 위치하여 이동체(130)를 제자리로 되돌리게 된다.

그러나 상기 탄성체(150)는 이동체(130)를 다수 회 이동시킴에 의해 탄성력이 저하되게 되므로 시간이 경과함에 따라 케이블 조절장치의 효과가 저하되는 문제점이 있다.

또한, 케이블튜브(140)는 강성적이지 않기 때문에 이동체(130)가 고정체(120)에 가까워져 케이블튜브(140)의 지지길이가 짧아진 경우에는 빠르게 동작하는 로봇의 동작에 케이블튜브가 대응하지 못하여 케이블에 손상을 줄 가능성이 있다.

KR 10-0743612 B1 KR 10-2011-0019100 A

본 발명은 상기와 같은 종래기술이 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로봇의 동작에 맞게 케이블의 지지길이를 조절해주어 케이블의 손상 및 케이블에 의한 로봇의 오작동을 방지할 수 있되, 이러한 효과를 지속하는 것이 가능한 로봇용 케이블 조절장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 암, 상기 암의 단부에 결합된 헤드 및 상기 헤드에 전기를 전송하는 케이블을 포함하여 이루어지는 로봇의 케이블 조절장치에 있어서, 전단부가 상기 헤드를 향하도록 암의 외측에 부착되는 관형의 것으로서, 관의 전단부 내측 둘레를 따라 제1간격유지부가 형성되는 외부관; 상기 외부관의 내부에 삽입되며 그 내부로 케이블이 관통하는 관형의 것으로서, 상기 외부관의 내경 미만의 외경을 가지어 외부관과의 사이에 조절유체공간을 형성하고, 관의 후단부 외측 둘레를 따라 제2간격유지부가 형성되는 내부관; 및 상기 조절유체공간에 유체를 공급하거나 조절유체공간 내의 유체를 배출하여 조절유체공간 내 유체의 압력을 조절함으로써 내부관이 외부관 내에서 전후로 슬라이딩되도록 하는 유체조절수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 유체조절수단은, 외부관의 전단부에 형성되어 조절유체공간에 유체를 공급하는 공급구와, 외부관의 전단부에 형성되어 조절유체공간 내의 유체가 배출되는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 공급구에는 유체가 공급되는 압력을 조절하는 레귤레이터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 배출구에는 조절유체공간 내 유체의 압력이 일정치 이상 되었을 때 유체가 배출되도록 하는 릴리프밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 외부관의 후단부 내측 둘레 또는 내부관의 전단부 외측 둘레에는 스토퍼가 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 내부관에는 케이블을 고정하는 고정수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치가 제공된다.

본 발명에 의한 케이블 조절장치는 유체의 압력을 이용하여 케이블의 위치 및 지지길이를 조절하므로 케이블 조절력을 지속할 수 있고, 레귤레이터 및 릴리프밸브를 이용하여 유체의 공급 속도 및 조절장치 내 유체의 압력을 조절함으로써 로봇의 동작에 맞게 조절장치를 제어해줄 수 있다.

상기 케이블 조절장치의 스토퍼는 장치가 오작동하는 것을 방지하고, 고정수단은 케이블이 케이블 조절장치의 작동에 따라 움직이도록 하여 상기한 효과가 십분 발휘될 수 있도록 한다.

도 1은 등록번호 10-0743612의 '산업용 로봇의 케이블 조절장치'에 관한 설명도이다.
도 2는 본 발명에 의한 케이블 조절장치의 단면도이다.
도 3은 상기 케이블 조절장치의 작동에 관한 설명도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참고하여 자세하게 설명한다.

본 발명은 로봇용 케이블 조절장치에 관한 것으로서, 유체의 압력을 조절함으로써 케이블의 지지길이 및 위치를 조절하여 케이블의 손상 및 케이블에 의한 로봇의 오작동 방지 효과를 지속하는 것이 가능하다는 특징을 갖는다.

본 발명에 의한 케이블 조절장치(1)는, 암(2), 상기 암(2)의 단부에 결합되어 암(2)의 단부를 기준으로 회전하거나 암(2)의 길이방향으로 이동하는 헤드(3) 그리고 헤드(3)에 전기를 전송하는 케이블(4)을 포함하여 이루어지는 로봇에 설치되어, 헤드(3)에 연결되어 있는 케이블(4)을 헤드(3)의 동작에 따라 조절한다.

도 2에는 본 발명에 의한 케이블 조절장치(1)의 단면도가 도시되어 있다.

상기 케이블 조절장치(1)는, 크게 외부관(10), 상기 외부관(10) 내에 삽입되는 내부관(20) 및 상기 내부관(20)이 외부관(10) 내에서 슬라이딩되도록 해주는 유체조절수단을 포함하여 이루어진다.

상기 외부관(10)은 본 발명에 의한 케이블 조절장치(1)의 전체적인 외관을 형성하는 관형의 부재로, 전단부가 상기 헤드(3)를 향하도록 암(2)의 외측에 부착된다.

참고로, 본 발명을 설명함에 있어 전방은 케이블 조절장치(1)가 부착되는 암(2)을 기준으로 헤드(3) 방향을 가리키고 후방은 그 반대방향을 가리킨다.

상기 외부관(10)의 전단부에는 내측 둘레를 따라 형성되어 링형으로 이루어지는 제1간격유지부(11)가 구비되어 있다.

상기 내부관(20)은 외부관(10) 내에 삽입되는 관형의 부재로, 그 외경이 외부관(10)의 내경 미만으로 형성되어 외부관(10)과의 사이에 조절유체공간(S)을 형성한다. 내부관(20)의 후단부에는 외측 둘레를 따라 형성되어 링형으로 이루어지는 제2간격유지부(21)가 구비되어 상기 조절유체공간(S)의 전방을 폐쇄한다. 그리고 외부관(10)의 제1간격유지부(11)는 조절유체공간(S)의 후방을 폐쇄하여 조절유체공간(S)은 내부에 유체가 채워질 수 있는 밀실한 공간이 된다.

유체조절수단은 상기 조절유체공간(S)에 유체를 공급하거나 조절유체공간(S) 내의 유체를 배출하는 역할을 한다. 유체조절수단이 조절유체공간(S)에 유체를 공급하면 조절유체공간(S) 내 유체의 압력이 증가하여 조절유체공간(S)이 커지면서 내부관(20)이 후방으로 이동하고, 유체조절수단이 조절유체공간(S) 내의 유체를 배출하면 조절유체공간(S) 내 유체의 압력이 감소하여 조절유체공간(S)이 작아지면서 내부관(20)이 전방으로 이동한다.

조절유체공간(S)에 채워지는 유체로는 오일, 공기 등이 사용될 수 있다.

케이블(4)은 상기와 같은 케이블 조절장치(1)의 내부관(20)을 관통하면서 배치되어 로봇의 동작에 따라 작동하는 내부관(20)과 함께 전방 또는 후방으로 이동한다. 즉, 암(2)과 헤드(3)가 힌지결합된 경우, 암(2)과 헤드(3)가 일직선을 이루고 있을 때에 도 3의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이 내부관(20)이 후방으로 이동하여 케이블(4)이 느슨해지지 않게 하며, 암(2)과 헤드(3)가 각을 이루고 있을 때에 도 3의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이 내부관(20)이 케이블(4)을 따라 전방으로 이동하게 하여 케이블(4)에 큰 장력이 걸리지 않게 한다.

그리고 암(2)과 헤드(3)가 슬라이드 결합되는 경우에는, 헤드(3)가 암(2)의 가까이에 위치할 때 내부관(20)이 후방으로 이동하게 하고, 헤드(3)가 암(2)의 멀리에 위치할 때 내부관(20)이 전방으로 이동하게 한다.

이러한 케이블 조절장치(1)는 조절유체공간(S) 내 유체 압력을 조절하여 케이블(4)의 위치 및 지지길이를 제어할 수 있으므로, 종래기술에서 탄성체의 탄성력을 이용하여 케이블을 조절하는 경우와는 달리 케이블을 조절하는 힘이 저하되지 않으며 유체의 공급압력을 조절함으로써 조절 속도 등을 제어하는 것이 가능하다.

그리고 탄성체의 탄성력으로 케이블을 조절하는 경우에는 탄성체의 규격에 따라 케이블의 조절력이 한정될 수 밖에 없지만, 본 발명에서는 유체의 압력을 조정하여 케이블 조절력을 광범위하게 조절할 수 있으므로 다양한 분야에 적용하는 것이 가능하다.

또한, 상기 케이블(4)은 헤드(3)와 케이블 조절장치(1) 사이에서 항상 최소한의 길이를 유지하면서 강성적인 내부관(20)을 따라 이동하기 때문에 로봇이 고속으로 동작하는 경우에도 민첩하게 움직일 수 있다.

상기 유체조절수단은, 외부관(10)에 형성되는 하나의 개방구를 통해 조절유체공간(S)에 유체를 공급하거나 조절유체공간(S) 내의 유체를 배출할 수도 있으나, 외부관(10)의 전단부에 형성되어 조절유체공간(S)에 유체를 공급하는 공급구(31)와, 외부관(10)의 전단부에 형성되어 조절유체공간(S) 내의 유체가 배출되는 배출구(32)를 별도로 구비할 수도 있다.

이 경우, 유체의 공급과 배출이 별도의 구성에 의해 이루어짐에 따라 유체의 공급과 배출을 보다 정밀하고 효과적으로 제어할 수 있다.

예를 들어, 공급구(31) 부분에는 레귤레이터(33)를 설치하여 로봇의 동작 속도에 맞게 유체의 공급 압력을 조절해줄 수 있다. 즉, 로봇의 동작 속도가 느릴 때에는 공급 압력을 낮게 하여 조절유체공간(S) 내에 유체가 서서히 채워지게 함으로써 내부관(20) 및 내부관(20)에 고정된 케이블(4)이 천천히 움직이게 하고, 로봇의 동작 속도가 빠를 때에는 공급 압력을 높게 하여 조절유체공간(S) 내에 유체가 빠르게 채워지도록 함으로써 내부관(20)과 케이블(4)이 빠르게 움직이도록 할 수 있다.

그리고 배출구(32)에는 릴리프밸브(34)를 설치하여 조절유체공간(S) 내 유체의 압력이 일정치 이상 되었을 때 유체가 자동으로 배출되도록 할 수 있다. 조절유체공간(S) 내의 압력이 너무 높아지게 되면 유체가 외부로 새어나갈 수 있는데, 상기 릴리프밸브(34)는 이러한 위험을 방지하게 된다.

상기 외부관(10)의 후단부 내측 둘레 또는 내부관(20)의 전단부 외측 둘레에는 스토퍼(H)가 돌출 형성될 수 있다.

상기 스토퍼(H)는, 내부관(20)이 외부관(10) 내에서 슬라이딩될 수는 있되 내부관(20)의 후단부가 외부관(10)의 후단부 밖으로 돌출되는 것은 방지함으로써 조절유체공간(S)이 개방되어 조절유체공간(S) 내 유체의 조절이 불가능해질 가능성을 차단하다.

외부관(10)과 내부관(20)의 조립을 방해하지 않도록 스토퍼(H)는 별도의 부재로 형성하고 내부관(20)을 외부관(10)에 삽한 후 내부관(20) 또는 외부관(10)에 볼트 등으로 접합하는 것이 바람직하다.

상기 내부관(20)에는 케이블(4)을 고정하는 고정수단(40)이 형성될 수 있다.

상기 고정수단(40)은 케이블(4)을 내부관(20) 내에 견고하게 고정하여 내부관(20)이 이동할 때 케이블(4)이 내부관(20) 내에서 미끌리지 않고 내부관(20)과 함께 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다.

고정수단(40)의 구체적인 실시예는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 내부관(20)의 후단부 내측 둘레에 위치하는 탄성적인 소재의 밀착링(41)과 상기 밀착링(41)의 후단면을 가압하는 가압부재(42)를 포함하여 이루어진다. 이러한 고정수단(40)이 설치되는 내부관(20)은 그 후단부 내측면의 지름을 후단면으로 갈수록 커지도록 형성하고, 이에 맞게 밀착링(41)의 외측면 둘레 지름을 전단부로 갈수록 점점 작아지게 형성한다. 그리고 밀착링(41) 및 내부관(20)에 케이블(4)이 끼워진 상태에서 밀착링(41)을 가압부재(42)로 가압하면 밀착링(41)이 내부관(20)의 전단부 방향으로 이동하면서 내측면 지름이 줄어들어 케이블(4)에 밀착됨으로써 케이블(4)을 내부관(20)에 고정하게 된다.

상기 가압부재(42)는, 가압부재(42)를 관통하여 내부관(20)에 삽입되는 볼트(43)를 체결함에 의해 밀착링(41)을 가압하도록 하여 케이블의 수리 또는 교체가 필요한 경우에 볼트(43)를 풀어 케이블의 고정된 상태를 용이하게 해제할 수 있다.

상기와 같은 구성들 외에도 본 발명에 의한 케이블 조절장치(1)는 제1간격유지부(11)의 내측면과 내부관(20)의 외측면 사이 또는 제2간격유지부(21)의 외측면과 외부관(10)의 내측면 사이에 실링부재(T)를 더 구비하여 조절유체공간(S)이 보다 밀실한 공간이 되도록 할 수 있다.

그리고 상기 유체조절수단은 유체를 공급 및 배출하는 것이므로 유체를 수송하기 위한 펌프를 구비하고 있음은 당연하다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참고하여 설명하였으나, 청구범위의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자가 본 발명을 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이며, 이 또한 청구범위의 기재에 따라 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

1 : 케이블 조절장치 2 : 암
3 : 헤드 4 : 케이블
10 : 외부관 11 : 제1간격유지부
20 : 내부관 21 : 제2간격유지부
31 : 공급구 32 : 배출구
33 : 레귤레이터 34 : 릴리프밸브
40 : 고정수단
H : 스토퍼 S : 조절유체공간

Claims (6)

1. 암(2), 상기 암(2)의 단부에 결합된 헤드(3) 및 상기 헤드(3)에 전기를 전송하는 케이블(4)을 포함하여 이루어지는 로봇의 케이블 조절장치(1)에 있어서,
   전단부가 상기 헤드(3)를 향하도록 암(2)의 외측에 부착되는 관형의 것으로서, 관의 전단부 내측 둘레를 따라 제1간격유지부(11)가 형성되는 외부관(10); 상기 외부관(10)의 내부에 삽입되며 그 내부로 케이블(4)이 관통하는 관형의 것으로서, 상기 외부관(10)의 내경 미만의 외경을 가지어 외부관(10)과의 사이에 조절유체공간(S)을 형성하고, 관의 후단부 외측 둘레를 따라 제2간격유지부(21)가 형성되는 내부관(20); 및 상기 조절유체공간(S)에 유체를 공급하거나 조절유체공간(S) 내의 유체를 배출하여 조절유체공간(S) 내 유체의 압력을 조절함으로써 내부관(20)이 외부관(10) 내에서 전후로 슬라이딩되도록 하는 유체조절수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유체조절수단은, 외부관(10)의 전단부에 형성되어 조절유체공간(S)에 유체를 공급하는 공급구(31)와, 외부관(10)의 전단부에 형성되어 조절유체공간(S) 내의 유체가 배출되는 배출구(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 공급구(31)에는 유체가 공급되는 압력을 조절하는 레귤레이터(33)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 배출구(32)에는 조절유체공간(S) 내 유체의 압력이 일정치 이상 되었을 때 유체가 배출되도록 하는 릴리프밸브(34)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 외부관(10)의 후단부 내측 둘레 또는 내부관(20)의 전단부 외측 둘레에는 스토퍼(H)가 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 내부관(20)에는 케이블(4)을 고정하는 고정수단(40)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 케이블 조절장치.
   

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