KR100744969B1

KR100744969B1 - 산업용 로봇의 회전핑거

Info

Publication number: KR100744969B1
Application number: KR1020060060217A
Authority: KR
Inventors: 김홍일
Original assignee: 김홍일
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2007-08-02
Also published as: KR20060093684A

Abstract

본 발명은 산업용 로봇의 회전핑거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통상적인 산업용 로봇(100)의 포어암(140)에 제1 및 제2포트(21)(22)를 형성한 로타리하우징(20)을 설치하고, 상기 로타리하우징(20)의 내주면에 로타리샤프트(30)를 회전가능토록 삽입하며, 상기 제1 및 제2포트(21)(22)에 접하는 로타리샤프트(30)의 외주면에 요홈(33)(34)을 각각 형성하되, 상기 각 요홈(33)(34)에서부터 로타리하우징(20)의 바깥측에 노출된 로타리샤프트(30)까지 연통하는 제1 및 제2통로(31)(32)를 로타리샤프트(30)의 내부에 형성함과 아울러 상기 각 요홈(33)(34)의 양측에는 다수의 패킹(35)(36)(37)을 각각 형성하는 한편, 공작물(70)을 클램핑하는 조우(50) 및 상기 조우(50)를 구동시키는 공압실린더(41)를 구비한 조우하우징(40)을 상기 로타리샤프트(30)의 종단에 형성하되 공압실린더(41)의 급배기구(42a)(42b)와 로타리샤프트(30)의 제1 및 제2통로(31)(32)를 연결한 것을 특징으로 하는 회전핑거(1)를 구성함으로써, 공작물(70)을 클램핑 하는 회전핑거(1)를 어느 한 방향으로 무한정 회전시킬 수 있어 회전핑거(1)의 복귀행정을 필요치 않음에 따라 동력손실 및 관련부품의 마모를 최소화할 수 있는 산업용 로봇의 회전핑거에 관한 것이다.

자동화 기기, 로봇, 로봇팔, 핑거, 조우, 로타리하우징, 로타리샤프트

Description

산업용 로봇의 회전핑거{A rotary finger of industrial robot}

도 1은 일반적인 산업용 로봇을 나타내는 구성도

도 2는 본 발명에 따른 회전핑거를 장착한 산업용 로봇의 구성도

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 회전핑거의 세부구성을 나타내는 단면도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 회전핑거 10: 브라켓 20: 로타리하우징

21: 제1포트 22: 제2포트 25: 베어링

30: 로타리샤프트 31: 제1통로 32: 제2통로

33, 34: 요홈 35, 36, 37: 패킹 38: 공간부

40: 조우하우징 41: 공압실린더 42a, 42b: 급배기구

43: 푸시로드 44: 걸림홈 45: 도그

46, 47: 근접센서 48: 송신장치 50: 조우

51: 걸림돌기 52: 고정돌기 60: 연결관

70: 공작물 100: 로봇 110: 베이스

120: 회전플레이트 130: 업퍼암 140: 포어암

142a, 142b: 접속포트 145: 스핀들

본 발명은 산업용 로봇의 회전핑거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공작물을 클램핑하는 조우(jaw) 및 상기 조우를 구동하기 위한 공압실린더를 구비하여 산업용 로봇의 포어암(forearm)에 부착되는 핑거(finger)에 있어, 외부로부터 공급되는 압축공기를 유입하는 로타리하우징을 상기 포어암에 고정 설치하고, 상기 로타리하우징에 회전되도록 삽입됨과 아울러 그 회전에 관계없이 로타리하우징으로부터 압축공기를 유입하여 배출하는 로타리샤프트를 형성하며, 상기 로타리샤프트로부터 압축공기를 공급받는 공압실린더에 의하여 구동하는 조우를 구비한 조우하우징을 상기 로타리샤프트의 종단에 설치한 회전핑거를 구성함으로써, 조우를 구동하는 공압실린더에 압축공기를 공급하는 연결관의 꼬임이 없이 상기 공작물 및 조우를 어느 한 방향으로 360° 무한정 회전시킬 수 있는 산업용 로봇의 회전핑거에 관한 것이다.

근래에 들어 산업이 고도로 발전함에 따라 종래 자동차 생산라인과 같은 대규모 제조설비 뿐만 아니라 각종 소규모 생산라인의 전반에 걸쳐서도 각종 무인화 기기가 널리 보급되고 있으며, 상기 무인화 기기의 대표격이라 할 수 있는 로봇팔(이하 '로봇'이라 약칭함.)의 일반적인 구성을 하기에서 도 1을 참고하여 상세히 살펴본다.

일반적으로 로봇은 구동수단을 갖는 다수의 관절 및 프레임으로 구성되는바, 도 1에 도시된 바와 같은 기성품(旣成品) 로봇(100)의 경우, 베이스(110)와, 상기 베이스(110)의 상측에 수평회전 되도록 형성한 회전플레이트(120)와, 상기 회전플레이트(120)에 형성된 제1관절(125)에 수직회전 되도록 일측을 연결한 업퍼암(upperarm, 130)과, 상기 업퍼압(130)의 타측에 형성한 제2관절(135)에 수직회전되도록 형성한 포어암(140, forearm)으로 로봇(robot, 100)이 구성된다.

그리고 상기와 같은 통상적인 기성품 로봇(100)의 포어암(140)에는 로봇 사용자가 그 취급하는 공작물의 형태에 따라 적절하게 설계한 다양한 형태의 핑거(finger, 150)를 부착하여 사용하며, 그에 따라 상기 포어암(140) 선단에는 핑거(150)에 구동력을 전달할 수 있도록 회전 스핀들(145)을 형성함과 아울러 상기 핑거(150)에 구비된 공압실린더(미도시)의 급배기구(152a)(152b)로 압축공기를 공급할 수 있도록 접속포트(142a)(142b)를 형성한다.

도면 중 미설명 부호인 "115"는 외부로부터 압축공기를 유입하는 메인포트(115)이고, "160"은 포어암(140)의 접속포트(142a)(142b)와 핑거(150)에 구비된 공압실린더의 급배기구(152a)(152b)를 연결하는 연결관(160)이며, 상기 로봇(100)에는 메인포트(115)로부터 접속포트(142a)(142b)로 압축공기를 공급하는 배관(미도시) 및 통상적인 솔레노이드밸브(미도시)가 구비된다.

한편, 상기와 같은 일반적인 로봇(100)의 경우, 핑거(150)에 구비된 공압실린더의 작동에 의해 핑거(150)가 공작물(미도시)을 클램핑하면, 로봇(100)이 구동하여 공작물을 목적위치까지 이동시켜 작업자 또는 다른 로봇이 계획된 작업을 수행하며, 이때 상기 핑거(150)는 포어암(140)의 스핀들(145)에 의하여 적절히 회전하여 공작물의 정위치 하도록 한다.

그러나 상기 종래 일반적인 핑거(150)를 부착한 산업용 로봇(100)은, 작업공정 후 복귀를 함에 있어 연결관(160)의 꼬임을 방지하기 위하여 회전된 핑거(150)를 역회전하여 원위치하여야 하는 문제점이 있었는바, 상기와 같은 복귀행정은 동력손실을 초래함은 물론이고, 관련 부품의 마모를 촉진하며, 한편으론 핑거(150)의 회전시에도 무리가 없을 정도로 연결관(160)을 길게 형성하여야 함에 따라 작업환경을 저해하는 등, 생산관리적 측면에서 좋지 못한 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 연결관의 꼬임을 원천적으로 배제하여 복귀행정을 필요치 않는 회전핑거를 제공함으로써, 동력손실 및 관련부품의 마모를 최소화 함과 아울러 압축공기를 공급하는 연결관을 보다 짧게 형성하여 작업환경을 개선할 수 있도록 하는 것으로, 클램핑하는 공작물을 어느 한 방향으로 360° 무한정 회전시킬 수 회전핑거를 구성한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산업용 로봇의 회전핑거는, 통상적인 산업용 로봇의 포어암에 원통형 로타리하우징을 고정 설치하되 상기 로타리하우징에는 포어암의 접속포트로부터 압축공기를 유입하거나 유입된 압축공기를 상기 접속포트로 배출하는 제1포트 및 제2포트를 관통하여 형성하고, 상기 포어암의 선단에 형성되어 있는 스핀들에 일측단을 체결한 로타리샤프트를 상기 로타리하우징의 내주면에 회전가능토록 삽입하며, 상기 로타리하우징의 제1포트 및 제2포트에 접하는 로타리샤프트의 외주면에 요홈을 각각 형성하되 상기 각 요홈에서부터 일측단이 연통하여 로타리하우징의 바깥측에 노출된 로타리샤프트로 타측단이 연통하는 제1통로 및 제2통로를 로타리샤프트의 내부에 형성함과 아울러 상기 각 요홈의 양측에는 다수의 패킹을 각각 형성하고, 공작물을 클램핑하거나 언클램핑하는 조우 및 상기 조우를 구동시키는 공압실린더를 구비한 조우하우징을 상기 로타리샤프트의 종단에 형성하되 상기 공압실린더의 급배기구와 로타리샤프트의 제1통로 및 제2통로를 연결관으로써 각각 연결한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산업용 로봇의 회전핑거를 도 2 내지 도 5를 참고하여 하기에서 상세히 살펴보되, 도 1과 동일한 부분은 설명의 중복을 피하고자 동일 부호로 나타낸다.

본 발명에 따른 산업용 로봇의 회전핑거(1)에 있어 우선 로타리하우징(20)의 구성을 살펴보면, 로타리하우징(20)은 로봇(100)의 포어암(140) 선단 외주면에 원통형 브라켓(10)으로 고정 설치하되, 상기 로타리하우징(20)에는 상기 포어암(140)에 형성된 복수개의 접속포트(142a)(142b)와 각각 연결하여 압축공기를 공급받거나 배출하는 제1포트(21) 및 제2포트(22)를 형성함과 아울러 상기 로타리하우징(20)의 내주면에는 한 쌍의 베어링(25)을 형성한다.

그리고 상기 로타리하우징(20)의 내주면에 삽입되는 로타리샤프트(30)의 구성을 살펴보면, 상기 로타리샤프트(30)는 상기 베어링(25)에 의하여 로타리하우징(20)의 내주면에 회전가능토록 삽입되며, 상기 로타리하우징(40)에 형성한 제1포트(21) 및 제2포트(22)와 접하는 로타리샤프트(30)의 외주면에는 요홈(33)(34)을 각각 형성함과 아울러 상기 요홈(33)(34)의 양측에는 다수의 패킹(35)(36)(37)을 각각 형성하고, 일측단은 상기 요홈(33)(34)에 연통하고 타측단은 로타리하우징(20)의 바깥측에 노출된 로타리샤프트(30)로 연통하는 제1통로(31) 및 제2통로(32)를 상기 로타리샤프트(30)의 내부에 형성하며, 상기 로타리샤프트(30)의 종단에는 후술할 조우하우징(40)에 구비된 공압실린더(41)가 위치할 수 있도록 공간부(38)를 형성한다.

이하 조우하우징(40)의 구성을 살펴보면, 조우하우징(40)은 로타리샤프트(30)의 선단에 체결하되 상기 조우하우징(40)의 후단에는 공압실린더(41)를 부착하 여 상기 로타리샤프트(30)의 종단에 형성된 공간부(38)에 상기 공압실린더(41)가 위치하도록 하고, 상기 공압실린더(41)의 급배기구(42a)(42b)는 연결관(60)으로써 상기 로타리샤프트(30)에 형성된 제1통로(31) 및 제2통로(32)의 타측단에 각각 연결함과 아울러 상기 공압실린더(41)는 일측단에 걸림홈(44)이 형성된 푸시로드(43)를 구동하도록 하며, 상기 조우하우징(40)의 선단부에는 공작물(70)을 클램핑 또는 언클램핑 하는 조우(50, jaw)를 회전가능토록 형성하는바, 상기 조우(50)는 푸시로드(43)의 걸림홈(44)에 삽입되는 걸림돌기(51)를 일측에 형성함과 아울러 타측에는 고정돌기(52)를 형성하여 상기 푸시로드(43)의 작동에 따라 고정돌기(52)가 공작물(70)을 클램핑하거나 언클램핑 하도록 한다.

한편, 상기 조우하우징(40)의 공압실린더(41)에 의하여 구동하는 푸시로드(43)의 외주면에는 도그(45)를 형성하되 상기 푸시로드(43)의 작동위치에 따라 도그(45)를 감지하는 한 쌍의 근접센서(46)(47)를 조우하우징(40)에 형성함으로써 공작물(70)의 클램핑 또는 언클램핑 상태를 감지할 수 있으며, 이때 상기 근접센서(46)(47)의 신호는 유선을 통하지 않고 로타리샤프트(30) 또는 조우하우징(40)의 일측에 송신장치(48)를 부착하여 무선으로 로봇(100)의 제어기(미도시)에 송신할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기한 바와 같이 구성한 본 발명에 따른 회전핑거의 작용을 하기에서 살펴보면, 공압실린더(41)의 작동에 의해 조우(50)가 공작물(70)을 클램핑하면 로봇 (100)이 구동하여 공작물(70)을 목적위치까지 이동시킴과 아울러 포어암(140)의 스핀들(145)과 체결된 로타리샤프트(30)에 의하여 조우(50, jaw)가 회전하여 공작물(70)을 정위치한 다음 작업자 또는 다른 로봇이 계획된 작업을 수행한 후 최초의 위치로 로봇(100)이 복귀함에 있어, 상기 조우(50)를 구동하는 공압실린더(41)에 유출입 되는 압축공기는 로봇(100)의 포어암(140)에 고정된 로타리하우징(20)의 제1포트(21) 및 제2포트(22)를 거쳐 상기 로타리하우징(20)에 회전가능토록 삽입된 로타리샤프트(30)의 제1통로(31) 및 제2통로(32)로부터 유출입 되고, 이때 상기 로타리샤프트(30)에 형성된 제1통로(31) 및 제2통로(32)는 로타리샤프트(30)의 회전에 관계없이 로타리하우징(20)과 공압실린더(41) 사이에서 압축공기를 공급하거나 배출할 수 있음에 따라, 결과적으로 종래와 같은 연결관의 꼬임 없으므로 공작물(70) 및 상기 공작물(70)을 클램핑하는 조우(50)를 어느 한 방향으로 360° 무한정 회전할 수 있어 로봇(100)의 복귀 행정시 회전핑거(1)를 역회전하여 원위치 할 필요가 없음과 아울러 공압실런더(41)와 연결되는 연결관(60)을 종래에 비하여 짧게 형성할 수도 있다.

또한, 공작물(70)의 클램핑 또는 언클램핑 상태를 감지하는 근접센서(46)(47)의 신호를 유선을 통하지 않고 송신장치(48)로써 무선으로 로봇(100)의 제어기(미도시)에 송신함에 따라 회전핑거(1)의 회전에 관계없이 공작물의 클램핑 상태를 감지할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 어느 한 방향으로 360° 무한정 회전할 수 있는 회전핑거를 제공함으로써, 연결관의 꼬임을 원천적으로 방지하여 회전핑거의 복귀행정을 필요치 않음에 따라 동력손실 및 관련부품의 마모를 최소화 할 수 있는 효과가 있음은 물론이고, 압축공기를 공급하는 연결관을 보다 짧게 형성하여 작업환경을 개선할 수 있는 등, 궁극적으로 효율적인 생산관리가 가능한 효과가 있다.

Claims

스핀들 및 접속포트가 형성된 포어암이 구비된 산업용 로봇에 있어서;

상기 포어암(140)에 원통형 로타리하우징(20)을 고정 설치하되 상기 로타리하우징(20)에는 포어암(140)의 접속포트(142a)(142b)로부터 압축공기를 유입하거나 유입된 압축공기를 상기 접속포트(142a)(142b)로 배출하는 제1포트(21) 및 제2포트(22)를 관통하여 형성하고, 상기 포어암(140)의 스핀들(145)에 일측단을 체결한 로타리샤프트(30)를 상기 로타리하우징(20)의 내주면에 회전가능토록 삽입하며, 상기 로타리하우징(20)의 제1포트(21) 및 제2포트(22)에 접하는 로타리샤프트(30)의 외주면에 요홈(33)(34)을 각각 형성하고, 상기 각 요홈(33)(34)에서부터 일측단이 연통하여 로타리하우징(20)의 바깥측에 노출된 로타리샤프트(30)로 타측단이 연통하는 제1통로(31) 및 제2통로(32)를 로타리샤프트(30)의 내부에 형성하며, 상기 각 요홈(33)(34)의 양측에는 다수의 패킹(35)(36)(37)을 각각 형성하고, 공작물(70)을 클램핑하는 조우(50) 및 상기 조우(50)를 구동시키는 공압실린더(41)를 구비한 조우하우징(40)을 상기 로타리샤프트(30)의 종단에 형성하되 상기 공압실린더(41)의 급배기구(42a)(42b)와 로타리샤프트(30)의 제1통로(31) 및 제2통로(32)를 각각 연결한 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전핑거.
제1항에 있어서;

상기 조우하우징(40)의 공압실린더(41)는 일측단에 걸림홈(44)이 형성된 푸 시로드(43)를 구동하도록 하며, 상기 조우(50)는 상기 푸시로드(43)의 걸림홈(44)에 삽입되는 걸림돌기(51)를 일측에 형성함과 아울러 타측에는 고정돌기(52)를 형성하여 상기 푸시로드(43)의 작동에 따라 고정돌기(52)가 공작물(70)을 클램핑 하도록 한 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전핑거.
제2항에 있어서;

상기 공압실린더(41)에 의하여 구동하는 푸시로드(43)의 외주면에 도그(45)를 형성하되 상기 푸시로드(43)의 작동위치에 따라 도그(45)를 감지하는 한 쌍의 근접센서(46)(47)를 조우하우징(40)에 형성하는 한편, 로타리샤프트(30) 또는 조우하우징(40)의 일측에 송신장치(48)를 부착하여 근접센서(46)(47)의 신호를 무선으로 로봇(100)의 제어기에 송신하도록 한 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 회전핑거.