KR100969391B1 - 그리퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 그리퍼 장치는, ⅰ)로봇 아암의 선단에 장착되는 하우징과, ⅱ)용접기와 전기적으로 연결되며, 상기 하우징의 내부에서 상하 방향을 따라 외부로 돌출되게 구성되어 상기 용접기를 통해 소물 파트 부품을 일시적으로 접합시키는 용접 폴과, ⅲ)상기 하우징의 내부에 구성되는 서보 모터와, ⅳ)상기 하우징의 내부에서 상기 용접 폴 및 상기 서보 모터와 연결되게 구성되어 그 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 상기 용접 폴을 상하 방향으로 이동시키기 위한 이동유닛과, ⅴ)상기 서보 모터와 연결되어 상기 서보 모터로 제어 신호를 인가하는 컨트롤러와, ⅵ)상기 컨트롤러와 연결되어 상기 용접 폴 끝단의 위치를 감지하고 그 감지 신호를 상기 컨트롤러로 출력하는 센싱유닛을 포함하여 구성된다.

그리퍼, 소물, 파트 부품, 용접, 용접 폴, 용접기, 센싱유닛

Description

그리퍼 장치 {GRIPER DEVICE}

본 발명의 예시적인 실시예는 그리퍼 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접 방식으로 소물 파트 부품을 접합하여 그 소물 파트 부품을 원하는 위치로 이동시키고, 소물 파트 부품을 접합 부위로부터 물리적으로 이탈시킬 수 있도록 하는 그리퍼 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 차체는 프레스에 의해 성형되는 다양한 형태의 패널류의 각종 구조물 파트를 용접에 의한 접합 과정을 통해 일체로 완성된 형태의 차체(BIW;Body In white)를 이루게 되는 바, 이러한 과정에서는 성형되는 패널류는 사이드 패널과 루우프 패널, 도어 패널 및, 휀더 패널 등 여러 종류로 패널부재로 분류될 수 있다.

즉, 프레스 성형으로 완성된 다양한 종류의 패널류는 프레스 공정으로부터 적재 자동화 공정을 거쳐 팔레트로 이송되어 보관된 다음, 용접로봇의 작업공정에 따라 용접라인으로 적절하게 공급되어 접합됨으로써 완성된 차체를 이루게 되는 것이다.

이 경우, 프레스 공정으로부터 적재 자동화 공정 내지 용접공정으로 패널류 를 이송하는 작업은 작업로봇에 의해 이루어지는 바, 이를 위해 작업로봇의 아암에는 다양한 크기를 가지는 여러 종류의 패널류를 파지하기 위한 지그장치가 장착된다.

그런데, 종래 패널류의 파지를 위한 지그장치는 프레스 성형된 패널을 진공에 의한 흡입력으로 파지하는 진공흡착식 파지기구 또는 클램핑에 의해 패널류의 파지를 수행하는 클램프식 파지기구로 이루어지기 때문에, 다양한 종류의 패널류를 이송하기 위해서는 각 사양에 부합하는 다수의 지그장치를 구비해야 하는 문제가 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 공개특허 제2008-34572호에 "패널부재 파지용 지그장치"를 개시한 바 있다.

종래 기술에 따른 상기 패널부재 파지용 지그장치는 용접 폴을 가지며 패널부재를 일시적으로 접합시키는 용접기구와, 패널부재와 용접기구 사이의 결합 상태를 해제시키는 이탈기구와, 용접기구가 이동 가능하게 설치되며 로봇에 장착되는 마운팅 암과, 그 마운팅 암 상에서 용접기구의 위치를 가변적으로 조절하는 변위기구로 구성되어진다.

따라서 종래 기술에서는 용접기구의 용접 폴이 패널부재의 표면과 점용접으로 결합되고, 필요시 이탈기구를 통해 용접 폴과 패널부재 간 이탈을 시행하여 패널부재를 원하는 위치로 이동시키게 된다.

그런데, 종래 기술에서는 비교적 대물인 패널부재를 이동시키기에 적합한 구조로서 이루어짐에 따라 소물의 파트 부품을 이송시키기에는 적합하지 않다.

또한, 종래 기술에서는 반복적인 패널부재의 이송 작업으로 용접 폴의 끝단면이 커지거나 용접 폴의 길이가 변하는 경우, 용접 폴과 패널부재의 용접이 원활하게 이루어지지 않고, 패널부재의 이송 중 용접 폴이 패널부재로부터 분리된다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 종래 기술에서는 상기와 같이 용접 폴의 길이가 변함에 따라 패널부재의 정밀한 위치 규제가 어렵다는 문제점도 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 용접 방식으로서 소물 파트 부품의 이송에 적합하고, 용접 폴과 소물 파트 부품의 용접이 원활하게 이루어지며, 소물 파트 부품의 이송 중 용접 폴로부터 이탈되지 않고, 소물 파트 부품의 정밀한 이송 작업이 이루어지도록 하는 그리퍼 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 그리퍼 장치는, ⅰ)로봇 아암의 선단에 장착되는 하우징과, ⅱ)용접기와 전기적으로 연결되며, 상기 하우징의 내부에서 상하 방향을 따라 외부로 돌출되게 구성되어 상기 용접기를 통해 소물 파트 부품을 일시적으로 접합시키는 용접 폴과, ⅲ)상기 하우징의 내부에 구성되는 서보 모터와, ⅳ)상기 하우징의 내부에서 상기 용접 폴 및 상기 서보 모터와 연결되게 구성되어 그 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 상기 용접 폴을 상하 방향으로 이동시키기 위한 이동유닛과, ⅴ)상기 서보 모터와 연결되어 상기 서보 모터로 제어 신호를 인가하는 컨트롤러와, ⅵ)상기 컨트롤러와 연결되어 상기 용접 폴 끝단의 위치를 감지하고 그 감지 신호를 상기 컨트롤러로 출력하는 센싱유닛을 포함하여 구성된다.

상기 그리퍼 장치에 있어서, 상기 이동유닛은 상기 하우징의 길이 방향을 따라 설치된 리니어 모션 가이드 레일과, 상기 리니어 모션 가이드 레일에 이동 가능 하게 결합되는 리니어 모션 블록과, 상기 서보 모터와 연결되는 볼 스크류와, 상기 볼 스크류에 스크류 결합되고 상기 용접 폴이 상하 방향으로 설치된 플레이트를 통해 상기 리니어 모션 블록과 연결되는 볼 너트를 포함할 수 있다.

상기 그리퍼 장치에 있어서, 상기 용접 폴은 절연체로서의 커플러를 통해 상기 플레이트에 고정될 수 있다.

상기 그리퍼 장치는, 상기 용접 폴의 끝단부 측에 설치되어 전기적으로 접지되는 중공형 접지 튜브와, 상기 용접 폴과 접지 튜브 사이를 절연시키고 상기 접지 튜브의 일단부를 지지함과 더불어 상기 용접 폴을 관통 설치하는 절연체로서의 중공 부시를 더욱 포함할 수 있다.

상기 그리퍼 장치에 있어서, 상기 용접기는 도선을 통해 상기 용접 폴 및 상기 접지 튜브와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 그리퍼 장치에 있어서, 상기 센싱유닛은 근접 센서를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 그리퍼 장치는, 상기 용접기를 통해 상기 용접 폴과 상기 소물 파트 부품이 상호 접합되고 그 소물 파트 부품이 클램퍼를 통해 고정된 상태로, 상기 로봇의 이동으로서 상기 용접 폴과 상기 소물 파트 부품을 분리하도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 그리퍼 장치에 의하면, 종래 기술과 달리 소물의 파트 부품을 용이하게 이송시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 반복된 소물 파트 부품의 이송 작업으로 용접 폴의 끝단면이 커지거나 용접 폴의 길이가 변하더라도 센싱유닛을 통해 용접 폴의 끝점 위치를 가변시킬 수 있으므로, 용접 폴과 소물 파트 부품의 용접이 원활하게 이루어지고, 소물 파트 부품의 이송 중 용접 폴이 소물 파트 부품으로부터 분리되지 않게 되며, 소물 파트 부품의 정밀한 위치 규제가 가능하여 결과적으로는 소물 파트 부품의 정밀한 이송 작업이 가능해진다.

그리고, 본 실시예에서는 소물 파트 부품의 형상에 구애받지 않고 여러 종류의 파트 부품을 이송시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 그리퍼 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 의한 그리퍼 장치(100)는 차체의 파트 부품(본 실시예에서는 "소물 파트 부품"로 정의할 수 있다)을 그 차체에 셋팅하고, 파트 부품의 접합 부위를 용접하는 차체 조립 라인에 적용된다.

이러한 그리퍼 장치(100)는 상기 소물 파트 부품(P: 도면에 일점 쇄선으로 표시)을 그리핑 하여 원하는 위치로 이동시키기 위한 것이다.

본 실시예에 의한 상기 그리퍼 장치(100)는 용접 방식으로서 소물 파트 부 품(P)을 그리핑 하고, 그 소물 파트 부품(P)을 물리적으로 이탈시킬 수 있으며, 소물 파트 부품(P)의 이송 작업에 있어 보다 정밀한 작업이 이루어지도록 하는 구성을 지닌다.

이를 위해 상기 그리퍼 장치(100)는 하우징(10)과, 용접 폴(20)과, 서보 모터(30)와, 이동유닛(40)과, 컨트롤러(70)와, 센싱유닛(80)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징(10)은 로봇 아암(RA)의 선단에 장착 브라켓(13)을 통해 장착되고, 양단이 폐쇄된 원통 형상으로 이루어진다.

이러한 하우징(10)은 상단부가 장착 브라켓(13)에 고정되고, 하단부에는 용접 폴(20)이 관통하는 관통공(11)이 형성되어 있다.

상기에서, 용접 폴(20)은 용접기(W)와 전기적으로 연결되어 소물 파트 부품(P)을 용융시킴과 아울러 그 소물 파트 부품(P)과 일시적으로 접합되는 것이다.

여기서, 상기 용접 폴(20)은 하우징(10)의 내부에 상하 방향을 따라 배치되며, 그 하우징(10)의 관통공(11)을 통해 외부로 돌출되게 구성된다.

상기 서보 모터(30)는 용접 폴(20)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 이동력을 그 용접 폴(20)로 제공하기 위한 것으로서, 하우징(10)의 내부에서 그 하우징(10)의 상단부에 고정되게 설치된다.

이러한 서보 모터(30)는 당 업계에서 널리 사용되는 공지 기술의 스탭 모터로서 이루어지는 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 상기 이동유닛(40)은 서보 모터(30)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 용접 폴(20)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 것이다.

상기 이동유닛(40)은 하우징(10)의 내부에서 용접 폴(20) 및 서보 모터(30)와 연결되게 구성된다.

이러한 이동유닛(40)은 하우징(10)의 길이 방향을 따라 설치된 리니어 모션 가이드 레일(41)과, 리니어 모션 가이드 레일(41)에 이동 가능하게 결합되는 리니어 모션 블록(43)과, 서보 모터(30)와 연결되는 볼 스크류(45)와, 그 볼 스크류(45)에 스크류 결합되고 플레이트(47)을 통해 리니어 모션 블록(43)과 연결되는 볼 너트(49)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 용접 폴(20)은 플레이트(47)에 상하 방향을 따라 설치되는데, 절연체로서의 커플러(51)를 통해 플레이트(47)에 고정되게 설치된다.

상기 컨트롤러(70)는 서보 모터(30)와 연결되어 그 서보 모터(30)로 제어 신호를 인가함으로 서보 모터(30)의 구동을 제어하기 위한 것이다.

그리고 센싱유닛(80)은 컨트롤러(70)와 전기적인 신호 체계로서 연결되는 바, 용접 폴(20) 끝단의 위치를 감지하고 그 감지 신호를 컨트롤러(70)로 출력하는 기능을 하게 된다.

여기서, 상기 센싱유닛(80)은 차체 조립 라인의 작업 바닥면에 구성되며, 당 업계에서 널리 사용되는 공지 기술의 근접 센서(81)를 포함하는 것이 바람직하다.

이에 더하여, 본 실시예에 의한 그리퍼 장치(100)는 용접 폴(20)의 끝단부 측에 설치되어 전기적으로 접지되는 중공형 접지 튜브(53)와, 용접 폴(20)과 접지 튜브(53) 사이를 절연시키고 그 접지 튜브(53)의 일단부를 지지함과 더불어 용접 폴(20)을 관통 설치하는 절연체로서의 중공 부시(55)를 더욱 포함할 수 있다.

이 경우 상기 용접 폴(20)과 접지 튜브(53)는 도선(57)을 통해 용접기(W)와 전기적으로 연결된다.

따라서 본 실시예에 의한 그리퍼 장치(100)는 용접기(W)를 통해 용접 폴(20)과 소물 파트 부품(P)이 상호 접합된 상태로 로봇 아암(RA)의 작동으로서 소물 파트 부품(P)을 원하는 위치로 이동시키고, 그 위치에서 소물 파트 부품(P)이 고정된 상태로 로봇 아암(RA)의 이동으로서 용접 폴(20)과 소물 파트 부품(P)을 분리시킬 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 그리퍼 장치(100)의 작동 상태를 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하면, 우선 도 2a에서와 같이 용접 폴(20)이 하우징(10)의 관통공(11)를 통해 내부에서 외부로 돌출된 상태에 있다.

이어서, 로봇의 작동으로서 용접 폴(20)의 끝단을 센싱유닛(80)으로 위치시키는데, 이 경우 센싱유닛(80)은 용접 폴(20) 끝점의 절대 위치를 감지하고, 그 감지 신호를 컨트롤러(70)로 출력한다.

다음, 컨트롤러(70)는 상기 감지 신호와 기설정된 기준값을 비교 판단하여, 용접 폴(20)의 끝점이 기준 위치에서 벗어난 경우, 이에 상응하는 용접 폴(20)의 위치 보정값을 서보 모터(30)로 인가한다.

그러면, 서보 모터(30)는 상기 위치 보정값에 따라 일측 방향 또는 다른 일측 방향으로 회전하게 되는데, 그 서보 모터(30)가 일측 방향으로 회전하게 되면 용접 폴(20)은 이동유닛(40)을 통해 하측 방향으로 이동하게 되고, 상기 서보 모터(30)가 다른 일측 방향으로 회전하게 되면 그 용접 폴(20)은 이동유닛(40)을 통 해 상측 방향으로 이동하게 된다.

따라서 본 실시예에서는 이와 같은 과정을 거치면서 용접 폴(20) 끝점의 위치를 기설정된 기준 위치로서 보정할 수 있게 된다.

상기와 같은 과정을 거친 후, 도 2b에서와 같이 로봇의 작동으로서 용접 폴(20)의 끝점을 이송 대상물인 소물 파트 부품(P)에 접촉시킨 상태로, 용접기(W)를 통해 용접 폴(20)로 전류를 통전시켜 용접 폴(W)의 끝점과 소물 파트 부품(P)을 용접한다.

이어서, 상기에서와 같이 용접 폴(W)의 끝점과 소물 파트 부품(P)이 용접된 상태로, 도 2c에서와 같이 로봇의 작동으로서 소물 파트 부품(P)을 원하는 위치로 이송시킨다.

다음, 상기 소물 파트 부품(P)이 별도의 클램퍼(90)에 클램핑 된 상태로, 로봇을 작동(이동)시키게 되면, 용접 폴(20)이 소물 파트 부품(P)으로부터 물리적으로 이탈되면서 소물 파트 부품(P)의 이송은 완료된다.

이로써 본 실시예에서는 상기에서와 같은 구성 및 작동 과정을 통해 소물 파트 부품(P)을 원하는 위치로 이송시킬 수 있는 바, 종래 기술과 달리 소물의 파트 부품을 용이하게 이송시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는 반복된 소물 파트 부품(P)의 이송 작업으로 용접 폴(20)의 끝단면이 커지거나 용접 폴(20)의 길이가 변하더라도 센싱유닛(80)을 통해 용접 폴(20)의 끝점 위치를 가변시킬 수 있으므로, 용접 폴(20)과 소물 파트 부품(P)의 용접이 원활하게 이루어지고, 소물 파트 부품(P)의 이송 중 용접 폴(20)이 소물 파트 부품(P)으로부터 분리되지 않게 되며, 더 나아가서는 소물 파트 부품(P)의 정밀한 위치 규제가 가능하여 소물 파트 부품(P)의 정밀한 이송 작업이 가능해진다.

그리고, 본 실시예에서는 소물 파트 부품(P)의 형상에 구애받지 않고 여러 종류의 파트 부품(P)을 이송시킬 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 그리퍼 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 그리퍼 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 작동 상태도이다.

Claims (7)

1. 로봇 아암의 선단에 장착되는 하우징;

   용접기와 전기적으로 연결되며, 상기 하우징의 내부에서 상하 방향을 따라 외부로 돌출되게 구성되어 상기 용접기를 통해 소물 파트 부품을 일시적으로 접합시키는 용접 폴;

   상기 하우징의 내부에 구성되는 서보 모터;

   상기 하우징의 내부에서 상기 용접 폴 및 상기 서보 모터와 연결되게 구성되어 그 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 상기 용접 폴을 상하 방향으로 이동시키기 위한 이동유닛;

   상기 서보 모터와 연결되어 상기 서보 모터로 제어 신호를 인가하는 컨트롤러; 및

   상기 컨트롤러와 연결되어 상기 용접 폴 끝단의 위치를 감지하고 그 감지 신호를 상기 컨트롤러로 출력하는 센싱유닛

   을 포함하여 구성되는 그리퍼 장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 이동유닛은,

   상기 하우징의 길이 방향을 따라 설치된 리니어 모션 가이드 레일과,

   상기 리니어 모션 가이드 레일에 이동 가능하게 결합되는 리니어 모션 블록 과,

   상기 서보 모터와 연결되는 볼 스크류와,

   상기 볼 스크류에 스크류 결합되고, 상기 용접 폴이 상하 방향으로 설치된 플레이트를 통해 상기 리니어 모션 블록과 연결되는 볼 너트

   를 포함하는 그리퍼 장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 용접 폴은 절연체로서의 커플러를 통해 상기 플레이트에 고정되는 그리퍼 장치.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 용접 폴의 끝단부 측에 설치되어 전기적으로 접지되는 중공형 접지 튜브와,

   상기 용접 폴과 접지 튜브 사이를 절연시키고, 상기 접지 튜브의 일단부를 지지함과 더불어 상기 용접 폴을 관통 설치하는 절연체로서의 중공 부시

   를 더욱 포함하는 그리퍼 장치.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 용접기는 도선을 통해 상기 용접 폴 및 상기 접지 튜브와 전기적으로 연결되는 그리퍼 장치.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 센싱유닛이 근접 센서를 포함하는 그리퍼 장치.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 용접기를 통해 상기 용접 폴과 상기 소물 파트 부품이 상호 접합되고 그 소물 파트 부품이 클램퍼를 통해 고정된 상태로, 상기 로봇의 이동으로서 상기 용접 폴과 상기 소물 파트 부품을 분리하도록 구성되는 그리퍼 장치.

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