KR101023913B1 - 추락방지 기능을 갖는 체인지형 툴의 체결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추락방지 기능을 갖는 체인지형 툴의 체결구조에 관한 것이며, 그 목적은 툴의 체인지 중이거나 교체된 대상툴의 작동 중 파지물 및 대상툴의 분리추락 위험성을 방지할 수 있도록 하는 체인지용 툴의 체결구조를 제공함에 있다.

본 발명은 로봇출력부에 설치된 기본툴의 상,하를 관통하는 중공을 각각 구비하는 다수개의 고정블럭 및 가이드블럭을 형성하며; 상기 다수개의 고정블럭 및 가이드블럭의 중공에 각각 삽입되는 다수개의 고정봉 및 가이드봉이 대상툴의 상면에 설치되되; 상기 고정봉은 대상툴에 대해 회전 가능하게 설치되어, 회전에 의해 기본툴에 결합과 동시 고정블럭의 상면에 걸림지지되는 걸림부를 상단에 형성하고; 상기 미사용 중인 대상툴을 거치시키는 거치대를 구성하되; 상기 고정봉의 하면과 결합되어, 상기 기본툴이 대상툴과 결합되어 이탈하려 하거나 혹은 안착되어 기본툴로부터 분리되려 할 시 고정봉을 회동시키는 회동수단을 포함하여 구성한 추락방지 기능을 갖는 체인지형 툴의 체결구조에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

로봇핸드, 체인지용 툴, 클램프, 회동수단

Description

추락방지 기능을 갖는 체인지형 툴의 체결구조{ANTI-AUTO SEPARATED METHOD OF A TOOL CHANGER DURING THE WORKING}

도 1은 본 발명에 따른 기본툴 및 체인지용 대상툴로 이루어지는 로봇핸드의 측면구성도

도 2는 본 발명에 따른 기본툴 및 대상툴을 이루는 툴프레임의 평면도

도 3은 본 발명에 따른 거치대의 평면 및 측면구성도

도 4는 본 발명에 따른 거치대에 구비된 회동수단의 정면 및 측면 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(5) : 로봇출력부 (10) : 기본툴

(11) : 툴프레임 (12) : 클램프

(15) : 고정블럭 (16) : 가이드블럭

(20) : (체인지용) 대상툴 (21) : 툴프레임

(22) : 클램프 (25) : 고정봉

(26) : 가이드봉 (27) : 걸림부

(30) : 거치대 (40) : 회동수단

(41) : 브라켓 (42) : 회동실린더

(43) : 지지샤프트 (44) : 결합부

본 발명은 추락방지 기능을 갖는 체인지용 툴의 체결구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업라인, 가공물의 종류 등에 따라 하나의 로봇구동부를 통해 여러종류의 파지물을 핸들링 하기 위한 체인지형 툴구조를 이루는 로봇핸드구조에 관한 것이다.

일반적으로 대상이 되는 파지물의 이재, 적재 혹은 가공 등을 수행하기 위한 파지용 툴을 구비하는 로봇은 자동화 생산라인에서 그 사용범위가 활발히 이루어지고 있으며, 또한 다품종의 파지물 혹은 복합적인 공정작업을 구현할 수 있도록 하는 로봇구동부의 제어기술 및 그러한 자동화로봇들의 사용이 활발해 지고 있다.

이에 따라 협소한 작업장 혹은 보다 적은 자동화장치 및 생산라인을 위한 하나의 로봇구동부에 마련된 로봇핸드에 선택적인 툴을 체결함으로서 상기와 같은 다품종의 파지물을 핸들링하거나 이재, 적재 등 다양한 공정능력을 구현할 수 있도록 하고 있다.

이러한 체인지형 툴구조를 이루는 로봇핸드는 일반적으로 적어도 2개 이상의 툴을 하나의 로봇구동부의 구동영역 내에 배치시켜 필요에 따라 로봇이 직접 체인 지용 툴을 체결한 후 체결된 툴에 상응하는 파지물 혹은 상응하는 작업을 수행하도록 하고 있다.

하지만, 종래의 이러한 체인지형 툴을 체결하기 위해서는 로봇구동부가 직접 작동하여 대상툴의 홀딩한 상태를 유지하고 있었으며, 이러한 경우 로봇구동부측의 전기적인 오작동이 발생하게 될 경우, 대상툴을 홀딩하고 있는 클램핑장치가 해제되어 대상툴 및 파지물이 로봇핸드로부터 추락하게 되는 안전상의 위험요소를 항상 부담하고 있었으며, 또한, 상기와 같이 작업에 따른 필수적인 로봇구동 외에 대상툴을 체결하기 위한 툴 체인지용 구동장치와 구동프로그램을 필요로 하는 바, 이는 결국 로봇구동부의 복잡화를 가져오게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 로봇의 출력부에 미리 결합된 기본툴과 거치대에 준비된 대상툴의 체결구조를 단순화하여 제작 및 체결에 따른 세팅이 용이하고, 툴의 체인지 중이거나 교체된 대상툴의 작동 중 로봇구동부의 오작동으로부터 파지물 및 대상툴의 분리추락 위험성을 방지할 수 있도록 하는 체인지용 툴의 체결구조를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 로봇출력부에 설치된 기본툴의 상,하를 관통하는 중공을 각각 구비하는 다수개의 고정블럭 및 가이드블럭을 형성하며,

상기 다수개의 고정블럭 및 가이드블럭의 중공에 각각 삽입되는 다수개의 고정봉 및 가이드봉이 대상툴의 상면에 설치되되; 상기 고정봉은 대상툴에 대해 회전 가능하게 설치되어, 회전에 의해 기본툴에 결합과 동시 고정블럭의 상면에 걸림지지되는 걸림부를 상단에 형성하고,

상기 미사용 중인 대상툴을 거치시키는 거치대를 구성하되; 상기 고정봉의 하면과 결합되어, 상기 기본툴이 대상툴과 결합되어 이탈하려 하거나 혹은 안착되어 기본툴로부터 분리되려 할 시 고정봉을 회동시키는 회동수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 클램핑식 기본툴 및 체인지용 대상툴로 이루어지는 로봇핸드를 보이는 것으로, 도 1은 기본툴과 대상툴의 분리된 구성 및 결합된 상태를 보이는 측면도를, 도 2는 기본툴의 툴프레임과 대상툴의 툴프레임의 평면도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 로봇출력부(5)에 고정되는 기본툴(10)과, 이 기본툴(10)을 탑재한 로봇구동부의 구동영역 내에 배치되는 체인지용 툴 거치대(30)와, 파지대상물의 변경에 따라 상기 기본툴(10)을 그대로 탑재한 로봇핸드에 체결되는 체인지용 대상툴(20)로 구성된다.

본 발명의 실시예로 사용된 기본툴(10)은 작동실린더로 작동하는 클램프(12) 가 상호 마주하며 가까워지거나 멀어지게 슬라이딩하는 방식으로 그 사이에 위치하는 파지물을 핸들링하는 것이며, 작업에 따라 타 파지물을 핸들링하기 위해 구비되는 체인지용 대상툴(20)의 파지물은 피가공물을 적재시키는 팔렛으로 하고 있으며, 이때 상기 대상툴(20)에 구비되는 클램프(22) 역시 상호 마주하며 가까워지거나 멀어지게 슬라이딩하는 방식을 이루고 있다. 이는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 사용자 혹은 작업에 따른 가공물의 변경에 따라 변경될 수 있으며, 예컨대 간지 등의 판형상의 파지물을 핸들링하기 위한 흡착식 기본툴을 구성할 수 있는가 하면, 이러한 기본툴과 결합되어 에어 공급로를 유지해줌으로서 흡착식의 대상툴의 사용이 가능할 것이다.

본 발명은 상기 기본툴(10)이 탑재된 로봇핸드에 재차 체인지용 대상툴(20)을 체결하는 구조에 있어, 체결에 따른 기기의 오작동과 함께 대상툴(20)의 추락의 위험성을 방지하기 위한 것으로,

본 발명에 따른 기본툴(10)에는 상,하방을 관통하는 중공(15a,16a)이 중앙부에 형성된 다수개의 고정블럭(15)과 가이드블럭(16)이 포함하여 구성되는데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇출력부(5)에 고정된 플레이트 형상의 툴프레임(11)의 양측 저면에 설치되어 상기 기본툴(10)의 클램핑(12)과 결합되어 이와 연동하며 상호 마주하며 가까워지거나 멀어지게 슬라이딩 작동하는 한 쌍의 클램프(12)를 구비하게 되며, 이때 상기 툴프레임(11)의 가장자리의 4측 모서리부에 대해 대각선방향에 위치하게 고정블럭(15)과 가이드블럭(16)을 배치하고 있다. 이는 상기 고정블럭(15)은 후술될 체인지용 대상툴(20)이 결합되어 고정 지지되는 역할 을 수행하는 것이며, 상기 가이드블럭(16)은 체인지용 대상툴(20)의 결합을 가이드하는 역할을 수행하는 것으로, 결합되는 체인지용 대상툴(20)의 안정적인 가이드 및 고정 지지력을 행사하기 위함이다.

계속해서 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 체인지용 대상툴(20)은 미사용 시 상기 거치대(30)에 안착된 상태로 로봇구동 영역내에 위치하다가 파지대상물의 변경에 따라 상기 기본툴(10)로 구성된 로봇핸드에 선택적으로 사용하는 것으로, 본 발명에 따른 대상툴(20)의 상면에는 상기 기본툴(10)의 고정블럭(15) 및 가이드블럭(16)에 각각 삽입 끼워지는 다수개의 고정봉(25) 및 가이드봉(26)을 형성하게 되는데, 도시된 바와 같이, 플레이트 형상의 툴프레임(21)의 상면에 상기 고정블럭(15) 및 가이드블럭(16)의 중공(15a,16a)에 각각 삽입되는 고정봉(25) 및 가이드봉(26)이 상호 대각선방향으로 배치되고 있다. 이때 상기 고정봉(25)은 상기 툴프레임(21)에 대해 회전가능하게 설치되며, 그의 하단면에는 후술될 거치대(30)의 회동수단(40)과 결합되는 결합부(28)를 구비한다. 또한 상기 고정봉(25)의 상단은 일방향으로 길이를 갖는 직사각형의 걸림부(27)를 형성하고 있으며, 이를 통해 상기 고정블럭(15)의 중공(15a)을 따라 관통 삽입된 걸림부(27)가 회동된 후 상기 고정블럭(15)의 상면에 걸림 지지된다.

계속해서 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 거치대의 구성을 보이는 것으로, 도 3은 거치대의 평면도 및 측면도를 도시하고 있으며, 도 4는 거치대에 구성된 회동수단의 정면도 및 측면도를 도시하고 있다. 거치대(30)는 로봇구동 영역내에서 대상툴(20)을 거치시켜 툴의 체인징 작업이 항시 거치대(30)에서 이루어지도록 한 것으로, 본 발명에 따른 거치대(30)에는 상기 대상툴(20)을 안정적으로 거치시키는 한편, 안착된 대상툴(20) 고정봉(15)의 하단면과 결합되어 고정봉(15)을 회동시키는 회동수단(40)을 포함하여 구성하게 되는데, 도시된 바와 같이, 로봇구동 영역내 바닥에 고정 설치되는 거치대프레임(31)과, 이 거치대프레임(31)에 설치된 서포터(32)를 통해 대상툴(20)을 지지하되, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회동수단(40)은 거치대프레임(31)의 내측에 설치된 브라켓(41)에 설치된 회동실린더(42)와, 이 회동실린더(42)의 출력부에 설치되어 회전하는 지지샤프트(43)와, 이 지지샤프트(43)의 상단에 결합되어 연동하며 안착되는 고정봉(25)의 하단면이 안착되는 결합부(44)로 구성된다. 상기 회동수단(40)의 결합부(44) 및 대상툴(20) 고정봉(25)의 결합부(28)는 안착과 동시에 상기 회동실린더(42)의 작동으로 축회전되게 상호 맞물림되게 대응하는 요철을 형성하거나 스플라인식 결합을 이루도록 한다.

상기와 같은 구조를 이루는 거치대(30) 회동수단(40)의 작동은 로봇구동을 통해 상기 기본툴(10)이 대상툴(20)에 결합되어 거치대(30)로부터 대상툴(20)이 이탈하려 하거나 혹은 사용된 대상툴(20)이 다시 거치대(30)에 안착되어 기본툴(10)로부터 대상툴(20)이 분리되려 할 경우에 작동되는 것으로, 이러한 구동조건이 설정된 로봇제어기(미도시)로부터 작동신호를 인가 받은 회동실린더(42)를 통해 로봇구동과 연계하여 작동하게 된다.

상기와 같은 체인지용 대상툴(20)의 체결구조를 이루는 본 발명의 작동은 초기 기본툴(10)이 장착된 로봇핸드를 통해 파지물을 핸들링하다가, 파지물의 적재 및 이재를 위한 팔렛을 핸들링하기 위해서 로봇구동부는 체인지용 대상툴(20)이 거치된 거치대(30)측으로 이동하게 되며, 이때 거치대(30)에 안착된 대상툴(20)의 고정봉(25)은 회전수단(40)과 결합된 상태를 취하고 있다.

이후, 기본툴(10)에 형성된 고정블럭(15) 및 가이드블럭(16)이 각각 상응하는 대상툴(20)의 고정봉(25) 및 가이드봉(26)측으로 끼워지는 로봇구동이 구현되며, 이때 상기 대상툴(20)의 고정봉(25) 및 가이드봉(26)의 상단 둘레에는 테이퍼면(25',26')을 형성하여 발생될 수 있는 위치편차로부터 고정봉(25) 및 가이드봉(26)을 중공(15a,16a)으로 유도할 수 있도록 함이 바람직하다.(도 1참조) 또한, 이러한 삽입과정이 완료됨과 동시에 로봇제어기로부터 입력신호를 인가받은 거치대(30)의 회동실린더(42)가 작동하게 된다.

이러한 회동실린더(42)의 작동으로 연동 회동하는 회동샤프트(43)와 이와 각각의 결합부(44,28)를 통해 결합된 상태에 있는 대상툴(20)의 고정봉(25)이 연동 회동되어 그의 상단에 형성된 걸림부(25)가 회동되어 고정블럭(15)의 상단에 걸림된 상태를 취하게 되는 것이다.

이때 상기 기본툴(10)의 고정블럭(15) 상단에는 회동하여 걸림된 상태를 취하는 고정봉(25)의 상단이 작업 중 자유 회동됨을 방지하기 위해 스토퍼(17)를 구비토록 하여 이와 상응하는 걸림턱(27a)을 걸림부의 외주연에 형성하거나(도 2참조) 혹은 회동수단(40)에 의해 회동 완료된 고정봉(25)의 걸림부(27)가 회동완료한 후 끼워지는 걸림홈(미도시)을 형성하여도 좋다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 대상툴을 장착한 로봇구동부의 오작동이 발생한다할지라도 장치구성을 통해 대상툴 및 파지물의 추락 위험성을 완전히 배제시킬 수 있으며, 또한 체인지용 툴의 교체작업이 항시 거치대 상에서 작동하도록 함으로서 안전사고를 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 체인지용 툴의 교체작업이 항시 거치대를 통해 작동되어, 툴 교체작업에 따른 로봇구동부측의 오작동을 미연에 방지하는 한편 로봇구동부측에 부가되는 구동형태 및 구동프로그램의 간소화를 이룰 수 있다.

Claims (3)

1. 로봇출력부에 설치된 기본툴의 상,하를 관통하는 중공을 각각 구비하는 다수개의 고정블럭 및 가이드블럭을 형성하며,

   상기 다수개의 고정블럭 및 가이드블럭의 중공에 각각 삽입되는 다수개의 고정봉 및 가이드봉이 대상툴의 상면에 설치되되; 상기 고정봉은 대상툴에 대해 회전 회전가능하게 설치되어, 회전에 의해 기본툴에 결합과 동시 고정블럭의 상면에 걸림지지되는 걸림부를 상단에 형성하고,

   상기 미사용 중인 대상툴을 거치시키는 거치대를 구성하되; 상기 고정봉의 하면과 결합되어, 상기 기본툴이 대상툴과 결합되어 이탈하려 하거나 혹은 안착되어 기본툴로부터 분리되려 할 시 고정봉을 회동시키는 회동수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 추락방지 기능을 갖는 체인지형 툴의 체결구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 거치대의 회동수단은 프레임에 설치되어 로봇제어기로부터 작동신호를 인가받는 회동실린더와; 상기 회동실린더의 출력부와 연결되어 회동하는 회동샤프트와; 상기 회동샤프트의 상단에 결합되어 연동하며 그의 상면으로 고정봉의 하단면이 안착되는 결합부로 구성된 것을 특징으로 하는 추락방지 기능을 갖는 체인지형 툴의 체결구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 기본툴의 고정블럭 상면에는 삽입 결합된 대상툴의 고정봉의 걸림부의 외주연을 가압하는 스토퍼를 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 추락방지 기능을 갖는 체인지형 툴의 체결구조.

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