KR100242239B1 - 로보트 수직충돌 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동화 라인에 사용되는 팔레타이징 로보트에 적용하기 위한 로보트 수직충돌 검출장치에 관하여 개시한다.

본 발명은 핸드가 장착되는 최종 아암(16)의 회전축(14) 하부에는 접촉자(23)를 지니는 상판(21)과 접촉자(23)와 대향하는 감지판(24)을 지니는 하판(22)이 균일하게 배치되는 다수의 스프링(25)을 개재하여 상하로 신축운동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 수직축의 자유낙하 등의 원인으로 주변 시스템과 수직 방향으로 충돌하는 것을 감지하여 동작을 정지시킴으로써 관련 부품의 파손을 방지하는 효과가 있다.

Description

로보트 수직충돌 검출장치

본 발명은 로보트 수직충돌 검출장치에 관한 것으로서, 상세하게는 자동화 라인에 사용되는 팔레타이징 로보트가 수직축의 자유낙하 등의 원인으로 주변 시스템과 수직 방향으로 충돌하는 것을 감지하여 동작을 정지시킴으로써 관련 부품의 파손을 방지하는 로보트 수직충돌 검출장치에 관한 것이다.

도 1의 구성도를 참조하면 일반적으로 산업용 로보트의 일종인 팔레타이징(palletizing) 로보트는 수직축(11) 상부에 부호 12, 13, 14로 나타내는 회전축을 개재하여 부호 15, 16으로 나타내는 아암이 장착되는 구성을 지닌다. 도시에서 부호 12, 13, 14는 각각 제 2축, 제 3축, 제 4축을 구성한다. 최종 아암(16)의 4축단에 형성되는 ISO 규격의 플랜지(일명 mechanical interface)에는 대상물을 취급하는 핸드가 장착된다.

이때 핸드와 4축단 사이에는 필름 형식의 압전소자(piezoelectric sensor)가 수직 상태로 설치된다. 압전소자는 작업중 핸드에 가해지는 수평력을 감지하여 서보 제어반에 보낸다. 제어반은 그 충격력이 소정치 이상이면 서보출력을 오프하여 로보트 및 주변 시스템의 파손을 방지한다.

그러나 작업중 수직축(11)이 급작하게 하강하면서 주변의 시스템이나 대상물과 충돌하는 경우 아암(16)에 수직 방향의 하중이 작용하는데 이는 압전소자에 대한 압축력으로 미미하게 작용한다. 아암(16)이 파손될 정도의 큰 수직력이 작용해도 압전소자에서 이를 전혀 감지하지 못하는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 이러한 단점을 보완하기 위한 것으로서 자동화 라인에 사용되는 팔레타이징 로보트가 수직축의 자유낙하 등의 원인으로 주변 시스템과 수직 방향으로 충돌하는 것을 감지하여 동작을 정지시킴으로써 관련 부품의 파손을 방지하는 로보트 수직충돌 검출장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 팔레타이징 로보트의 주요부를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 장치의 조립 상태를 나타내는 구성도,

도 3은 도 2의 A-A 부분을 절개하여 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 장치의 작동 상태를 나타내는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11: 수직축 12, 13, 14: 회전축

15, 16: 아암 21: 상판

22: 하판 23: 접촉자

24: 감지판 25: 스프링

26: 스토퍼

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 핸드가 장착되는 최종 아암(16)의 회전축(14) 하부에는 접촉자(23)를 지니는 상판(21)과 접촉자(23)와 대향하는 감지판(24)을 지니는 하판(22)이 균일하게 배치되는 다수의 스프링(25)을 개재하여 상하로 신축운동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 로보트 수직충돌 검출장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 조립 상태를 나타내는 구성도가 도시되는데 핸드가 장착되는 최종 아암(16)의 회전축(14) 하부에 압전소자를 이용한 검출장치를 추가로 장착한다. 본 발명의 검출장치는 상판(21), 하판(22), 접촉자(23), 감지판(24), 스프링(25) 등으로 이루어진다.

상판(21)은 제 4축인 회전축(14) 하부에 장착되고 그 중앙으로 접촉자(23)를 지닌다. 하판(22)은 핸드를 부착하기 위한 다수의 태핑부를 지니는 플랜지 역할을 하는데 그 중앙으로 접촉자(23)와 대향하도록 감지판(24)이 고정된다. 감지판(24)은 압전소자를 두께 약 1㎜의 박판 형태로 형성하고 받침대를 개재하여 부착한다. 상판(21)과 하판(22)은 균일하게 배치되는 다수의 스프링(25)을 개재하여 일체로 조립되어 상하로 신축운동이 가능하다.

로보트의 구동중 비정상적인 상황이 발생하여 수직축(11)이 자유낙하할 때 그 속도는 수직축(11)의 최고속도와 비슷한데 이때 발생하는 축방향 하중은 특정 기종에 대한 측정 결과에 따르면 300㎏f 정도이다. 이 기종의 경우 4개의 스프링(25)을 사용한다면 각각의 스프링(25)은 약 70㎏f 정도의 외력에 의해 접촉자(23)와 감지판(24)의 적절한 가압접촉을 유도하는 탄성계수를 지녀야 한다. 그러나 핸드가 아암(16)보다 강도가 약하므로 핸드의 특성에 맞추어 스프링(25)의 탄성력을 조절한다.

이때 상기 접촉자(23)는 감지판(24)을 가압하는 하단부가 반구 형상의 핀구조로 형성된다. 접촉자(23)의 하단부가 너무 넓으면 종래의 문제점으로 드러난 바와 같이 신호를 발생하는 작용력의 방향이 제한되는데 반구 형상으로 하면 수직 방향은 물론 수직에서 약 45°정도 경사진 방향의 하중에 대하여도 신호를 발생할 수 있게 된다. 접촉자(23)의 하단부가 너무 예리하면 감지판(24)을 파손시킬 우려가 높아 바람직하지 않다.

도 3은 도 2의 A-A 부분을 절개하여 나타내는 단면도가 도시된다.

본 발명에 따르면 하판(22) 상에는 과도한 하중의 작용으로 스프링(25)이 파손되는 것을 방지하도록 다수의 스토퍼(26)가 고정된다. 스토퍼(26)는 내구성과 완충성을 지니는 우레탄 등의 고무재질을 사용하고 감지판(24)과 스프링(25)의 중간 지점에 대칭적으로 배치한다. 스토퍼(26)는 상판(21)과 하판(22) 사이의 간격이 일정치 이상 줄어드는 것을 제한하여 접촉자(23)와 감지판(24)의 가압력이 일정치를 초과하지 않도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 장치의 작동 상태를 나타내는 구성도가 도시된다.

로보트의 구동중 비정상적인 상황이 발생하여 하판(22)에 고정되는 핸드에 수직력이 작용하면 스프링(25)이 이러한 충격을 흡수한다. 그런데 이러한 충격력이 너무 커지면 감지판(24)이 접촉자(23)와 단락되므로 서보 제어반에서 이를 감지하고 서보출력이나 주전원을 오프하여 아암(16)이 정지하도록 한다. 핸드에 작용하는 충격력이 45°경사를 이루어도 감지판(24)은 접촉자(23)와 단락되기 때문에 신호를 발생하는 것이 가능하다.

종래에는 아암(16)이 파손될 정도의 큰 충격력이 작용해도 압전소자에서 분포하중으로 되나 본 발명에서는 접촉자(23)를 통해 집중하중으로 되므로 과도 하중의 감지를 신뢰성 있게 수행한다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 로보트 수직충돌 검출장치는 자동화 라인에 사용되는 팔레타이징 로보트가 수직축의 자유낙하 등의 원인으로 주변 시스템과 수직 방향으로 충돌하는 것을 감지하여 동작을 정지시킴으로써 관련 부품의 파손을 방지하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 핸드가 장착되는 최종 아암의 회전축 하부에는 접촉자를 지니는 상판과 접촉자와 대향하는 감지판을 지니는 하판이 균일하게 배치되는 다수의 스프링을 개재하여 상하로 신축운동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 로보트 수직충돌 검출장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉자는 감지판을 가압하는 하단부가 반구 형상의 핀구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 로보트 수직충돌 검출장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 하판 상에는 과도한 하중의 작용으로 스프링이 파손되는 것을 방지하도록 다수의 스토퍼가 고정되는 것을 특징으로 하는 로보트 수직충돌 검출장치.

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