KR0121100Y1

KR0121100Y1 - Open-close detection device of a robot hand

Info

Publication number: KR0121100Y1
Application number: KR2019940009597U
Authority: KR
Inventors: 권용수; 김순철
Original assignee: 이해규; 삼성중공업주식회사
Priority date: 1994-04-30
Filing date: 1994-04-30
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR950029754U

Abstract

본 고안은 선회하는 핸드를 구비한 로보트에 있어서, 고정부와 회전부에 각각 일정부위가 고정되는 전송선을 제거하고 그리퍼의 개폐상태를 비접촉식으로 감지할 수 있도록 구성함으로써 로보트 핸드가 자유롭게 선회할 수 있도록 한 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치에 관한 것이다. 본 장치는 그리퍼에 부착된 마그네트와, 이 마그네트와 일정간격 이격하여 자력이 흐르도록 유도하는 전송수단 및, 전송수단의 단부상의 자력선속에 위치하여 비접촉식으로 자력선을 검출하는 감지센서로 구성된다. 이와같이 선회하는 부분과 고정된 부분에 각각 고정되는 신호전송수단이 비접촉식이므로 핸드의 자유로운 선회가 가능하다. 아울러, 전선이 비틀림 및 꼬임이 발생하지 않으며, 이로 인해 단선등에 의한 기계동작불능상태를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention is a robot having a rotating hand, by removing the transmission line is fixed to the fixed portion and the rotating portion respectively, and configured to be able to detect the open and closed state of the gripper so that the robot hand can turn freely An open / closed state detection device of a robot hand is provided. The apparatus comprises a magnet attached to a gripper, a transmission means for inducing a magnetic force to flow at a predetermined distance from the magnet, and a sensing sensor positioned at a magnetic flux on the end of the transmission means to detect a magnetic force line in a non-contact manner. In this way, since the signal transmission means fixed to the turning portion and the fixed portion, respectively, is contactless, it is possible to freely turn the hand. In addition, the twisting and twisting of the electric wire does not occur, thereby having an effect of preventing the machine inoperable state due to disconnection.

Description

Open / closed state detection device of robot hand

제1도는 일반적인 로보트 팔의 선회부를 나타낸 구성도,1 is a configuration diagram showing a turning part of a general robot arm,

제2도는 본 고안에 따른 그리퍼 개폐상태 감지장치가 착설된 로보트팔의 선회부를 나타낸 구조도,2 is a structural diagram showing a turning part of the robot arm mounted with a gripper opening and closing state detection apparatus according to the present invention,

제3(a)도는 제2도 장치중 자력전달판을 나타낸 정면도,3 (a) is a front view showing a magnetic force transmission plate of the second FIG.

제3(b)도는 제3(a)도의 A-A'선에 따른 단면도,3 (b) is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 3 (a),

제4도는 본 고안에 따른 감지장치중 비접촉식 감지센서의 감지방법을 설명하기 위한 작동 설명도.4 is an operation explanatory diagram for explaining a detection method of a non-contact detection sensor of the detection device according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10:프레임 11:내부공10: Frame 11: Inside hole

12:단자대 20:선회축12: terminal block 20: pivot

30:고정판 40:척30: fixed plate 40: chuck

41:그리퍼 50:핸드41: Gripper 50: Hand

60a,60b:감지센서 61a,61b:전송선60a, 60b: detection sensor 61a, 61b: transmission line

70:컨트롤러 80:마그네트70: controller 80: magnet

81:마그네트홀더 90:자력전달봉81: magnet holder 90: magnetic transfer rod

91,92:제1, 제2전달봉 100:자력전달판91,92: First and second delivery rod 100: Magnetic transfer plate

101,102:제1,제2전달판 103,104:제1, 제2돌출부101, 102: first and second transfer plates 103, 104: first and second protrusions

본 고안은 선회하는 로보트 핸드의 개폐상태를 감지하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 로보트 핸드가 자유롭게 선회할 수 있도록 고정부와 회전부에 각각 일정부위가 고정되는 전송선을 없앰으로써 핸드에 고정된 그리퍼의 개폐상태를 비접촉으로 감지하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for detecting the opening and closing state of the rotating robot hand, in particular, opening and closing of the gripper fixed to the hand by eliminating the transmission line is fixed to the fixed portion and the rotating portion, respectively, so that the robot hand can turn freely The present invention relates to a device for non-contact sensing.

일반적으로, 로보트는 크게 몸체, 팔, 핸드등으로 구별된다. 특히, 로보트 팔의 단부상에는 핸드가 회전가능하게 고정되어 있다. 아울러, 핸드의 단부상에도 가공물을 클램핑할 수 있도록 그리퍼가 설치되어 있다. 이와같은 그리퍼는 가공물을 잡기 위해 대체로 직선운동을 하는데 이것을 개폐라고 한다. 즉, 가공물을 잡을 때를 폐(Close)라고 하며, 놓을 때는 그리퍼의 핑거가 벌어지므로 개(Open)라고 한다. 특히, 이러한 그리퍼는 가공물을 클램핑하여 이송하기 위해 제어가 필요하며, 이에 따라 그리퍼의 개폐를 감지할 수 있는 장치가 부착된다. 이에 대한 종래의 일예가 제1도에 도시되어 있다.In general, robots are classified into body, arm, hand, and the like. In particular, the hand is rotatably fixed on the end of the robot arm. In addition, a gripper is provided on the end of the hand to clamp the workpiece. Such grippers generally move linearly to grab the workpiece, which is called opening and closing. In other words, when the workpiece is held is called a close (Close), when it is released, the gripper's finger is opened, so it is called an open (Open). In particular, such a gripper needs control to clamp and transport the workpiece, and thus a device capable of detecting the opening and closing of the gripper is attached. One conventional example of this is shown in FIG.

제1도는 일반적인 로보트 핸드의 선회부를 나타낸 구조도이다. 도시된 바와같이, 로보트 팔의 프레임(10)상에는 로보트의 핸드(50)를 선회시키는 선회축(20)이 돌출되어 있다. 이 선회축(20)의 단부상에는 고정판(30)이 고정되며, 이 판에는 두개의 핸드(50)가 상하로 고정되어 있다. 이때, 각각의 핸드(50)는 동일한 구조를 가지므로 하나만을 예를 들어 설명한다.1 is a structural diagram showing a turning part of a general robot hand. As shown, on the frame 10 of the robot arm, a pivot shaft 20 for turning the robot's hand 50 protrudes. The fixed plate 30 is fixed on the end of this pivot shaft 20, and two hands 50 are fixed to this plate up and down. At this time, since each hand 50 has the same structure, only one will be described by way of example.

핸드(50)는 고정판(30)에 고정되는 척(40)과 척에 부착된 그리퍼(41)로 구성된다. 이 그리퍼(41)는 상하에 형성된 2개의 핑거로 구성되며, 각각 반대방향으로 이송되어 개폐된다. 아울러, 척(40)의 측면에는 감지센서(60a)가 부착되어 있어, 그리퍼(41)의 개폐동작을 감지한다. 이때, 감지된 신호는 전송선(61a)을 타고 콘트롤러(70)로 전송된다. 이와같은 구조를 가지므로 전송선(61a)의 일측단은 선회하는 핸드(50)에 고정되며, 타측단은 로보트팔이나 몸체상의 단자대(미도시)를 통하여 컨트롤러(70)에 취부된다. 그러나, 이와같은 종래의 장치는 상술한 바와같이 감지센서에서 감지된 신호를 전송하는 전송선이 일측단은 고정부에 타측단은 선회부에 고정되어 있으므로 핸드의 선회시 전송선의 꼬임이 발생하며, 이를 반복함으로써 단선등의 문제가 발생한다. 또한, 이로 인하여 동작불능상태등을 초래하는 등의 문제점을 갖는다.The hand 50 is composed of a chuck 40 fixed to the fixed plate 30 and a gripper 41 attached to the chuck. The gripper 41 is composed of two fingers formed on the upper and lower sides, and are respectively transferred to and opened in opposite directions. In addition, a sensor 60a is attached to the side of the chuck 40 to detect the opening and closing operation of the gripper 41. At this time, the detected signal is transmitted to the controller 70 by the transmission line 61a. Because of this structure, one end of the transmission line 61a is fixed to the pivoting hand 50, and the other end is mounted to the controller 70 through a robot arm or a terminal block (not shown) on the body. However, in the conventional apparatus, as described above, since the transmission line for transmitting the signal detected by the sensing sensor is fixed at one end to the pivot part and the other end is pivot part, twisting of the transmission line occurs when the hand is turned. By repeating, problems such as disconnection occur. In addition, this causes problems such as an inoperable state.

따라서, 본 고안의 목적은 회전하는 핸드에 고정된 그리퍼의 개폐상태를 비접촉식으로 감지함으로써 전원의 꼬임 및 단선등을 방지하여 기기의 동작불능상태를 예방할 수 있는 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an open / closed state detection device of a robot hand which can prevent the operation of the device by preventing the twisting and disconnection of the power supply by detecting the open / closed state of the gripper fixed to the rotating hand in a non-contact manner. have.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치는 상기 그리퍼에 부착되어 상기 그리퍼와 일체로 이송되는 마그네트를 구비하고 있다. 상기 일측단부는 상기 마그네트와 소정간격 이격하여 대면하도록 배치되고, 타측단부는 감지센서의 양측방에 소정간격 이격하여 배치되며, 선회축상에 소정부위가 고정되어 선회축과 일체로 회전하는 한쌍의 자력전송부재를 구비하고 있다. 상기 프레임에 고정되며, 상기 자력전송부재의 단부상에서 방출된 자력선의 세기에 따라 그 출력신호를 내보내는 감지센서를 구비하고 있다.The open / closed state detection apparatus of the robot hand according to the present invention for achieving the above object has a magnet attached to the gripper and conveyed integrally with the gripper. The one end is disposed to face the magnet at a predetermined interval, and the other end is disposed at predetermined intervals on both sides of the sensor, and a predetermined portion is fixed on the pivot to rotate a pair of magnetic forces integrally with the pivot. A transmission member is provided. It is fixed to the frame, and provided with a detection sensor for outputting the output signal in accordance with the strength of the line of magnetic force emitted on the end of the magnetic force transmission member.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 고안에 따른 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치가 고정된 로보트 팔의 구조도이다. 도시된 바와같이, 로보트 팔은 내부공(11)을 갖는 프레임(10)과, 프레임(10)의 내부공(11)에 삽입되어 그 일측단부가 돌출된 선회축(20)으로 구성되어 있다. 선회축(20)은 중공축으로 형성되며, 그 단부상에 고정판(30)이 착설되어 있다. 이 고정판(30)에는 로보트 핸드(50)가 고정된다. 로보트 핸드(50)는 고정판(30)에 고정된 척(40)과 척(40)에 장착되어 가공물을 클램핑하는 그리퍼(41)고 구성되어 있다. 이때, 가공물을 잡기 위해서는 그리퍼(41)가 수축과 팽창, 즉 개폐동작을 수행하게 된다. 여기에서는 고정판(30)에 2개의 핸드(50)가 고정되어 두개의 가공물을 잡도록 되어 있으나 용도에 따라 핸드의 수는 가변할 수 있다. 도면에 도시된 핸드(50)의 개폐를 감지하는 감지장치는 두개의 핸드(50)가 동일한 구조를 갖는다. 그러므로, 설명의 편의상 한쪽만을 들어 설명한다.2 is a structural diagram of a robot arm fixed to the open and close state detection device of the robot hand according to the present invention. As shown, the robot arm is composed of a frame 10 having an inner hole 11 and a pivot shaft 20 inserted into the inner hole 11 of the frame 10 and protruding at one end thereof. The pivot shaft 20 is formed in the hollow shaft, and the fixed plate 30 is mounted on the edge part. The robot hand 50 is fixed to this fixing plate 30. The robot hand 50 is composed of a chuck 40 fixed to the fixed plate 30 and a gripper 41 mounted on the chuck 40 to clamp the workpiece. At this time, in order to catch the workpiece, the gripper 41 performs contraction and expansion, that is, opening and closing operations. Here, two hands 50 are fixed to the fixed plate 30 to hold two workpieces, but the number of hands may vary depending on the purpose. In the sensing device for detecting the opening and closing of the hand 50 shown in the drawing, the two hands 50 have the same structure. Therefore, only one side will be described for convenience of explanation.

그리퍼(41)에서 선회축(20)과 가장 근접된 부분에는 마그네트(80)를 부착하기 위한 마그네트 홀더(81)가 고착되어 있다. 이 마그네트 홀더(81)에는 마그네트(80)가 고정되어 있으며, 마그네트(80)는 두개의 단부가 선회축(20)의 축심방향과 수직하게 돌출되어 N극과 S극의 극성을 갖도록 형성되어 있다. 물론, 본 장치에 사용된 마그네트로는 전원이 필요없는 영구자석이 사용된다. 전술한 마그네트(80)의 단부인 N극과 S극에는 자력전달봉(90)인 제1, 제2 전달봉(91,92)이 일정한 간격을 이격하여 위치하고 있다. 이 자력전달봉(90)은 또한 마그네트(80)의 극성부분과 대면한 부분에 돌기가 형성되어 있으며, 선회축(20)의 중공으로 삽입되어 그 단부가 자력전달판(100)에 고착되어 있다. 자력전달판(100)은 원판의 형상을 갖는 제1, 제2 전달판으로 구성되며, 선회축(20)에 고정되어 선회축(20)과 일체로 회전한다. 제1, 제2전달판(101,102)은 외측부가 선회축(20)의 외부로 돌출되어 있으며, 이 제1, 제2돌출부(103,104)는 서로 대면하고 있어 마그네트(80)에서 자력전달봉(90)에 자력이 전달되어 자력이 N극에서 S극으로 이동함으로써 페루프를 구성하도록 되어 있다. 전술한 자력전달봉(90)과 이와 일체로 구성된 자력전달판(100)은 마그네트(80)의 자력을 감지센서(60b)로 전달하므로, 이 두 부재를 자력전송부재라고 한다.The magnet holder 81 for attaching the magnet 80 is fixed to the portion of the gripper 41 closest to the pivot shaft 20. The magnet 80 is fixed to the magnet holder 81. The magnet 80 is formed such that two ends thereof protrude perpendicularly to the axial direction of the pivot axis 20 to have polarities of the north pole and the south pole. . Of course, the magnet used in the device is a permanent magnet that does not require a power source. The first and second transmission rods 91 and 92, which are the magnetic force transmission rods 90, are spaced apart from each other at the N poles and the S poles, which are ends of the magnet 80 described above. The magnetic force transfer rod 90 also has a protrusion formed at a portion facing the polar portion of the magnet 80 and is inserted into the hollow of the pivot shaft 20 so that its end is fixed to the magnetic force transfer plate 100. . The magnetic force transmission plate 100 is composed of first and second transmission plates having a shape of a disc, and is fixed to the pivot shaft 20 to rotate integrally with the pivot shaft 20. The first and second transfer plates 101 and 102 protrude outwardly from the pivot shaft 20, and the first and second protrusions 103 and 104 face each other, and thus the magnetic transfer rods 90 in the magnet 80 are disposed. The magnetic force is transmitted to the pole, and the magnetic force moves from the N pole to the S pole to form a Peruf. The above-described magnetic force transfer rod 90 and the magnetic force transfer plate 100 integrally formed therewith transfer the magnetic force of the magnet 80 to the detection sensor 60b, so that these two members are referred to as magnetic force transmission members.

제1, 제2돌출부(103,104)사이에는 감지센서(60b)인 홀소자IC센서가 설치되어 방출된 자력을 감지한다. 이 부분에 대해서는 제4도를 참조하여 상세히 설명한다. 홀소자IC센서는 프레임(10)의 상부에 고정된 단자대(12)와 연결되어 있다. 이 단자대(12)는 홀소자IC센서에 제어전류를 공급하고 홀소자IC센서에서 감지상태를 나타내는 출력신호를 전송선(61b)을 통해 콘트롤러(70)로 전송한다.The Hall element IC sensor, which is a detection sensor 60b, is installed between the first and second protrusions 103 and 104 to detect the emitted magnetic force. This part will be described in detail with reference to FIG. The Hall element IC sensor is connected to the terminal block 12 fixed to the upper portion of the frame 10. The terminal block 12 supplies a control current to the Hall element IC sensor and transmits an output signal indicating the sensing state in the Hall element IC sensor to the controller 70 via the transmission line 61b.

제3도는 자력전달판의 형상을 나타낸 것으로서, 자력전달판(100)은 원판으로 형성되며, 그 외측단부는 돌출되어 있다. 이 돌출부에서는 전술한 자력전달봉에서 전달된 자력이 외부를 통해 흘러 폐루프를 형성하도록 한다.3 shows the shape of the magnetic force transmission plate. The magnetic force transmission plate 100 is formed of a disc, and an outer end thereof protrudes. In this projecting portion, the magnetic force transmitted from the magnetic force transfer rod described above flows through the outside to form a closed loop.

제4도는 제2도 장치의 홀소자IC센서가 제1, 제2전달판사이에 위치하여 자력을 감지하는 상태를 설명하기 위한 작동설명도이다. 도시된 바와 같이, 제1전달판(101)과 제2전달판(102)은 일정한 간격이 이격되어 있으며, 이곳에는 감지센서(60b)인 홀소자IC센서가 위치하고 있다. 이 홀소자IC센세에 자력선이 통과하면 다음 식과 같은 홀전압이 출력된다.4 is an operation explanatory diagram for explaining a state in which the Hall element IC sensor of the apparatus of FIG. 2 is located between the first and second transfer plates to sense magnetic force. As shown, the first transfer plate 101 and the second transfer plate 102 are spaced apart at regular intervals, where the Hall element IC sensor, which is a detection sensor 60b, is located. When the magnetic force line passes through the Hall element IC sensor, the Hall voltage is output as shown in the following formula.

V=K·I·BV = K, I, B

여기서,를 나타내면, R_H는 홀계수, d는 홀소자의 두께, I는 제어전류, B는 자속밀도를 나타낸다.here, Where R _H is the Hall coefficient, d is the thickness of the Hall element, I is the control current, and B is the magnetic flux density.

윗 식에 나타낸 바와같이 출력되는 홀전압의 크기는 인가된 전류(Ⅰ) 통과되는 자속밀도(B)에 비례한다. 반면에, 홀소자의 박판두께(d)에는 반비례한다.As shown in the above equation, the magnitude of the output hall voltage is proportional to the magnetic flux density (B) passing through the applied current (I). On the other hand, it is inversely proportional to the thin plate thickness d of the Hall element.

이와같이 홀소자를 통과하는 자력선의 자속밀도(B)에 따라 출력전압(V)이 발행하며, 홀소자IC센서에서 발생된 출력전압(V)의 크기에 따라 그리퍼의 개폐상태를 판별할 수 있다.As such, the output voltage V is issued according to the magnetic flux density B of the magnetic force line passing through the Hall element, and the opening and closing state of the gripper can be determined according to the magnitude of the output voltage V generated by the Hall element IC sensor.

이제, 상술한 도면들을 참고하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Now, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the above-mentioned drawings.

로보트 핸드(50)의 그리퍼(40)에 부착된 마그네트(80)가 자력전달봉(90)에 대면하고 있어 자류를 자력전달봉(90)으로 인가한다. 이때, 마그네트(80)의 N극에서 방출된 자력은 제1전달봉(91)을 타고 제1전달판(101)에 전달된다. 제1전달판(101)의 제1돌출부(103)에서는 전달된 자력을 외부로 방출하고, 이 방출된 자력은 자력선을 형성하여 제2전달판(102)의 제2돌출부(104)로 전송된다. 이때, 이동되는 자력선 내부에 위치한 감지센서(60b)는 자력선에 따른 출력전압이 발생되며, 이 발생된 전압은 콘트롤러(70)에 전송되어 그 크기에 따라 콘트롤러(70)는 그리퍼의 개폐상태를 판별한다.The magnet 80 attached to the gripper 40 of the robot hand 50 faces the magnetic force transfer rod 90 and applies magnetic flux to the magnetic force transfer rod 90. At this time, the magnetic force emitted from the N pole of the magnet 80 is transmitted to the first transfer plate 101 by riding the first transfer rod (91). The first protrusion 103 of the first transfer plate 101 emits the transmitted magnetic force to the outside, and the released magnetic force forms a magnetic force line and is transmitted to the second protrusion 104 of the second transfer plate 102. . At this time, the sensing sensor (60b) located inside the moving magnetic force line is generated an output voltage according to the magnetic force line, the generated voltage is transmitted to the controller 70, the controller 70 determines the opening and closing state of the gripper according to the magnitude do.

물론, 선회축(20)의 회전에 따라 핸드(50)는 물론 핸드(50)에 고정된 마그네트(80)와 선회축(20)의 내부로 삽입되어 고정되는 자력전달봉(90) 및 자력전달판(100)도 일체로 회전한다. 반면에, 감지센서(60b)는 프레임(10)에 고정되어 있어 회전하지 않게 된다. 그러나, 이때 회전하는 자력전달판(100)과 고정된 감지센서(60b)가 비접촉함으로써 마찰이나 꼬임 및 비틀림등이 발생하지 않는다.Of course, the magnetic force transmission rod 90 and the magnetic force transmission are inserted into the magnet 80 and the pivot shaft 20 fixed to the hand 50 as well as the hand 50 as the pivot shaft 20 rotates. The plate 100 also rotates integrally. On the other hand, the sensor 60b is fixed to the frame 10 so that it does not rotate. However, at this time, the rotating magnetic force transmission plate 100 and the fixed detection sensor 60b do not come into contact with each other so that friction, twisting, and twisting do not occur.

이상에서 설명한 바와같이, 본 고안에 따른 로보트 핸드의 개폐상태 감지장치는 고정부와 회전부에 고정된 신호전송부를 비접촉식으로 구성함으로써 로보트 핸드의 자유로운 선회가 가능한 효과를 가지고 있다. 또한, 전선이 꼬임 및 비틀림이 발생하지 않으므로 단선으로 인한 기계의 동작불능상태를 방지할 수 있는 효과도 가지고 있다.As described above, the open / closed state detection device of the robot hand according to the present invention has the effect of freely turning the robot hand by configuring the signal transmission part fixed to the fixed part and the rotating part in a non-contact manner. In addition, since the wire is not twisted or twisted, it also has the effect of preventing the machine inoperable due to disconnection.

Claims

In the robot arm having a pivot shaft inserted into the frame and rotating, and a hand attached to the pivot shaft, an apparatus for detecting the opening and closing state of the gripper fixed to the hand, attached to the gripper and the gripper A magnet conveyed integrally; One end is disposed so as to face the magnet at a predetermined interval, and the other end is disposed at predetermined intervals on both sides of the sensor, and a predetermined portion is fixed on the pivot to rotate a pair of magnetic forces integrally with the pivot. absence; And a detection sensor fixed to the frame and outputting an output signal according to the strength of the magnetic force line emitted from the end of the magnetic force transmission member.

The magnetic force transmission member of claim 1, wherein the magnetic force transmission member includes a magnetic force transfer rod facing each other at a predetermined distance from the magnet, and a magnetic force transfer plate composed of two plates fixed to one end of the magnetic force transfer rod and facing each other. Open / closed state detection device of robot hand.

The apparatus of claim 2, wherein the magnetic force transmitting rod comprises two first and second transmission rods facing the N pole and the S pole of the magnet, respectively.

The apparatus of claim 3, wherein the magnetic force transfer plate comprises first and second transfer plates coupled to the first and second transfer rods, respectively.

The method of claim 1, wherein the sensor is open and closed state potato device of the robot hand, characterized in that the Hall element IC having a Hall effect.