KR101036197B1 - 다관절로봇의 장착툴 락킹구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스 가공대상물의 형상에 따라 다관절로봇 아암에 선택적으로 장착되어 가공대상물을 흡착 이송해주는 장착툴을 빠른 시간 내에 간단히 교체할 수 있도록 한 다관절로봇의 장착툴 락킹구조에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 다관절로봇의 아암에 교체장착되어 프레스 가공대상물을 흡착 이송시켜주는 장착툴을 고정할 수 있도록 한 다관절로봇의 장착툴 락킹구조에 있어서, 상기 아암의 길이방향으로 전후진 가능하도록 설치되는 피스톤로드를 구비하는 공압실린더; 상기 피스톤로드의 전후진 작동에 의해 연동되어 일정각도 선회할 수 있도록 일단이 상기 아암의 선단부에 힌지결합되는 한편 일측으로 연장형성되는 링크레버를 매개로 상기 피스톤로드의 끝단부와 연결되고, 타단에는 상기 장착툴의 내주면에 형성된 걸림홈에 선택적으로 끼움 결합되어 상기 아암에 장착된 장착툴의 위치를 고정해주는 걸림돌기가 형성되는 적어도 하나의 클램프부재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

다관절로봇의 장착툴 락킹구조{A tool locking structure for articulated robot}

본 발명은 다관절로봇의 장착툴 락킹구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다관절로봇의 아암에 선택적으로 장착되는 장착툴을 손쉽게 교체할 수 있는 다관절로봇의 장착툴 락킹구조에 관한 것이다.

일반적으로 프레스장비는 금형을 이용하여 상온에서 소재를 소정의 형태로 찍어 성형하는 장비를 말한다. 프레스장비는 상부금형과 하부금형으로 구성되는데, 하부금형은 프레스의 베드 위에 장착 고정되고, 상부금형은 수직방향으로 승강하는 승강대 저면에 장착되어 상부금형이 장착된 승강대가 순간적으로 하강하여 고압으로 제품을 성형하게 된다.

프레스장비를 이용하여 소정의 제품을 성형할 때는 하부금형의 베드 위에 가공대상물을 공급 안착시키는 소재공급과정과, 성형된 제품을 인출하는 성형제품인출과정으로 이루어진다. 이와 같은 프레스 작업은 작업자의 수작업에 의존하게 되는 경우가 대부분이고, 또한 단순 반복 작업이기 때문에 작업자의 부주의로 인한 안전사고가 발생하기 쉽다. 이에 따라 프레스 작업에 작업자가 직접 투입되지 않고 다관절로봇 등을 적용 설치하여 해당 작업을 수행할 수 있도록 하고 있다.

도 1은 종래의 다관절로봇에 장착툴이 결합된 상태를 보여주는 전체구성도이다.

도 1을 참조하여 종래 다관절로봇의 구조를 살펴보면, 다관절로봇(1)의 아암(2) 선단에는 프레스 가공대상물(M)을 진공 흡착하여 상부금형(5)과 하부금형(6)의 사이로 이송하기 위한 장착툴(3)이 결합된다. 이 경우 장착툴(3)은 가공대상물(M)의 형상에 따라 다양한 종류로 마련되어 있으며, 이러한 장착툴(3)을 가동대상물(M)의 형상에 따라 선택적으로 교체 장착해가며 작업을 진행하게 된다.

그러나 상기 장착툴(3)은 대부분 볼트에 의해 결합고정되는 구조로 되어 있어, 장착툴을 교체를 위해서는 매 교체시마다 렌치 등을 공구를 이용하여 분해 조립해야하는 과정을 반복하게 된다. 이와 같은 장착툴(3)의 번거로운 분해 결합과정은 프레스 작업공정을 지연시키게 되고, 또한 볼트의 반복적인 분해 결합에 따라 체결부위의 나사산이 마모되어 결국 장착툴(3)의 연결부 또는 아암(2) 선단의 모듈 자체를 교체해야하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 프레스 가공대상물의 형상에 따라 다관절로봇 아암에 선택적으로 장착되어 가공대상물을 흡착 이송해주는 장착툴을 빠른 시간 내에 간단히 교체할 수 있도록 한 다관절로봇의 장착툴 락킹구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 다관절로봇의 장착툴 락킹구조는, 다관절로봇의 아암에 교체장착되어 프레스 가공대상물을 흡착 이송시켜주는 장착툴을 고정할 수 있도록 한 다관절로봇의 장착툴 락킹구조에 있어서, 상기 아암의 길이방향으로 전후진 가능하도록 설치되는 피스톤로드를 구비하는 공압실린더; 상기 피스톤로드의 전후진 작동에 의해 연동되어 일정각도 선회할 수 있도록 일단이 상기 아암의 선단부에 힌지결합되는 한편 일측으로 연장형성되는 링크레버를 매개로 상기 피스톤로드의 끝단부와 연결되고, 타단에는 상기 장착툴의 내주면에 형성된 걸림홈에 선택적으로 끼움 결합되어 상기 아암에 장착된 장착툴의 위치를 고정해주는 걸림돌기가 형성되는 적어도 하나의 클램프부재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 피스톤로드의 끝단부에는 외주면에 결합홈이 형성된 작동부재가 일체로 고정설치되고, 상기 결합홈에는 상기 링크레버의 끝단이 회동가능하게 삽입 결합된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 클램프부재는 상기 피스톤로드를 중심으로 양측에 대칭되게 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 아암의 선단면에는 축 방향으로 일정길이 돌출 형성되는 적어도 하나의 가이드봉이 설치되고, 상기 장착툴의 결합면에는 상기 가이드봉이 삽입되는 삽입공이 대응되게 형성된 것을 더 포함한다.

또한 상기 아암의 선단면에는 상기 장착툴의 장착 여부를 감지할 수 있도록 감지센서가 설치된 것을 더 포함한다.

이상과 같은 구성의 본 본 발명은, 별도의 공구를 구비하지 않아도 아암에 장착된 장착툴을 간단하게 교체할 수 있으며, 이에 따라 프레스 작업에 소요되는 시간을 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 다관절로봇에 장착툴이 결합된 상태를 보여주는 전체구성도,
도 2는 본 발명에 따른 다관절로봇 장착툴의 결합상태 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 다관절로봇 장착툴의 분해사시도,
도 4a, 도 4b는 본 발명에 따른 다관절로봇 장착툴의 락킹구조를 보여주는 내부단면도 및 작동상태도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 다관절로봇 장착툴의 결합상태 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다관절로봇 장착툴의 분해사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 다관절로봇(1)의 아암(2)에 선택적으로 장착되는 장착툴(3)을 간단하게 교체할 수 있도록 한 것으로, 이와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다관절로봇의 장착툴 락킹구조는 공압실린더(10), 클램프부재(20)를 포함하여 구성된다.

이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

공압실린더(10)는 두 개의 포트(10a)(10b)를 통해 공압을 순차적으로 공급받아 피스톤로드(11)를 직선방향으로 전후진 시켜주는 것으로, 이와 같은 공압실린더(10)는 아암(2)의 길이방향으로 설치된다.

이 경우 상기 피스톤로드(11)의 끝단부에는 외주면에 결합홈(13a)이 형성된 작동부재(13)가 일체로 고정설치되어 함께 왕복이동하게 된다.

클램프부재(20)는 피스톤로드(11)의 전후진 작동에 의해 일정각도 선회가능하도록 아암(2) 선단의 양측 길이방향으로 형성된 가이드홈(2a)에 설치되어 아암(2)에 장착되는 장착툴(3)의 위치를 견고하게 고정해주는 역할을 한다.

상세하게는, 상기 클램프부재(20)는 피스톤로드(11)의 전후진 작동에 의해 연동되어 일정각도 선회할 수 있도록 일단이 가이드홈(2a)의 일측에 구비된 힌지축(20a)에 힌지결합되는 한편 일측으로 연장형성되는 링크레버(21)를 매개로 피스톤로드(11)의 끝단부와 연결된다. 여기서, 바람직하게는 상기 링크레버(21)는 클램프부재(20)의 길이방향과 일정각도(대략 90°)를 유지하도록 연장형성되고, 링크레버(21)의 끝단은 피스톤로드(11)의 끝단부에 일체로 고정설치된 작동부재(13)의 결합홈(13a)에 회동가능하게 삽입 결합된다. 이에 따라, 공압실린더(10)의 작동에 의해 일정거리 직선 왕복운동을 하게 되는 작동부재(13)는 힌지축(20a)을 회전중심으로 클램프부재(20)를 일정각도(θ) 범위 내에서 선회시켜주게 된다.

그리고 클램프부재(20)의 타단에는 장착툴(3)의 내주면에 형성된 걸림홈(3a)에 선택적으로 끼움 결합되어 아암(2)에 장착된 장착툴(3)의 이탈을 방지해줄 수 있도록 고정해주는 걸림돌기(23)가 형성된다.

이러한 상기 클램프부재(20)는 걸림돌기(23) 부분이 아암(2)의 선단면(2b)에서 전방 길이방향으로 일정길이 돌출되도록 위치 결합된다.

이 경우 본 발명에서는 상기 링크레버(21)의 끝단이 작동부재(13)의 결합홈(13a)에 회동가능하게 삽입 결합된 경우의 일례를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 피스톤로드(11)의 직선 왕복운동을 회전운동으로 변환시켜줄 수 있는 구조라면 복수의 링크부재(미도시)를 이용한 연결구조로 변경 적용될 수 있음은 물론이다.

이와 같은 구조의 상기 클램프부재(20)는 한 개로 구성되어 피스톤로드(11)와 연동되어 작동되면서 장착툴(3)을 고정해줄 수 있으나, 장착툴(3)의 보다 견고한 고정을 위해 피스톤로드(11)를 중심으로 양측에 대칭되게 설치되어 동시에 작동되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이하 본 발명에서는 클램프부재(20)가 좌우 한 쌍으로 이루어진 경우의 일례를 들어 설명하기로 한다.

한편, 상기 아암(2)의 선단부에는 장착툴(3)이 결합되는 과정에서 상기 장착툴(3)이 아암(2)의 동일 축 선상에 결합 고정될 수 있도록 가이드해주는 가이드결합수단(30)이 구비된다. 여기서, 바람직하게는 이와 같은 가이드결합수단(30)은 아암(2)의 선단면(2b)에서 축 방향으로 일정길이 돌출 형성되는 적어도 하나의 가이드봉(31)과, 상기 가이드봉(31)이 삽입될 수 있도록 장착툴(3)의 결합면(3b)에 대응되게 형성되는 삽입공(32)을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 클램프부재(20)의 작동은 제어부(미도시)에 의해 자동으로 제어될 수 있다. 예컨대 상기 아암(2)의 선단면(2b)에는 장착툴(3)의 장착 여부를 감지하는 감지센서(35)가 설치될 수 있으며, 제어부는 감지센서(35)를 통해 장착툴(3)을 감지한 신호를 전달받아 공압실린더(10)의 포트(10a)(10b)에 순차적으로 에어를 공급해줌으로써 클램프부재(20)의 잠금/해제 동작을 구현할 수 있게 된다.

그러면, 이상과 같은 구성의 본 발명의 다관절로봇의 장착툴 락킹 과정에 대하여 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명해 보기로 한다.

먼저, 도 4a는 클램프부재(20)의 잠금이 해제된 상태를 보여주는 도면으로, 도면에 도시된 바와 같이, 공압실린더(10)의 포트(10a)를 통해 실린더 내부로 에어가 공급되면 피스톤로드(11)가 후진하게 된다. 이와 동시에 피스톤로드(11) 끝단에 일체로 결합된 작동부재(13)가 후진함과 아울러 작동부재(13)의 결합홈(13a)에 일단이 각각 결합된 한 쌍의 클램프부재(20)가 작동부재(13)의 후진작동과 연동하여 힌지축(20a)을 회전중심으로 일정각도 선회하게 된다. 이 경우 상기 장착툴(3)의 내주면에 형성된 걸림홈(3a)에 끼움 결합되어 장착툴(3)의 위치를 고정해주던 걸림돌기(23)의 잠금이 해제되고, 이에 따라 장착툴(3)의 분리 교체가 가능해지게 된다.

도 4b는 클램프부재(20)의 잠금 상태를 보여주는 도면으로, 도면에 도시된 바와 같이, 프레스 가공대상물(M)에 형상에 따라 대응되게 교체된 장착툴(3)을 아암(2)의 선단에 마련된 가이드봉(31)에 삽입공(32)을 맞춰 끼움 결합한 다음, 상기 결합된 장착툴(3)의 이탈을 방지할 수 있도록 잠금이 해제되었던 클램프부재(20)를 다시 잠금 상태로 전환해주게 된다.

상세하게는, 공압실린더(10)의 포트(10b)를 통해 실린더 내부로 에어가 공급되면 피스톤로드(11)가 전진하게 된다. 이와 동시에 피스톤로드(11) 끝단에 일체로 결합된 작동부재(13)가 전진함과 아울러 상기 작동부재(13)와 일단이 연동가능하게 결합된 한 쌍의 클램프부재(20)가 힌지축(20a)을 회전중심으로 일정각도 선회하게 된다. 즉 클램프부재(20)의 타단에 형성된 걸림돌기(23)가 아암(2)의 축 선상에서 양측으로 확장 선회되면서 장착툴(3) 내주면에 형성된 걸림홈(3a)에 끼움 결합됨에 따라 장착툴(3)의 위치를 견고하게 고정해주게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

1 : 다관절로봇 2 : 아암
2a : 가이드홈 3 : 장착툴
3a : 걸림홈 10 : 공압실린더
11 : 피스톤로드 13 : 작동부재
20 : 클램프부재 20a : 힌지축
21 : 링크레버 23 : 걸림돌기
30 : 가이드결합수단 31 : 가이드봉
32 : 삽입공 35 : 감지센서

Claims (5)

1. 다관절로봇(1)의 아암(2)에 교체장착되어 프레스 가공대상물(M)을 흡착 이송시켜주는 장착툴(3)을 고정할 수 있도록 한 다관절로봇의 장착툴 락킹구조에 있어서,
   상기 아암(2)의 길이방향으로 전후진 가능하도록 설치되는 피스톤로드(11)를 구비하는 공압실린더(10);
   상기 피스톤로드(11)의 전후진 작동에 의해 연동되어 일정각도 선회할 수 있도록 일단이 상기 아암(2)의 선단부에 힌지결합되는 한편 일측으로 연장형성되는 링크레버(21)를 매개로 상기 피스톤로드(11)의 끝단부와 연결되고, 타단에는 상기 장착툴(3)의 내주면에 형성된 걸림홈(3a)에 선택적으로 끼움 결합되어 상기 아암(2)에 장착된 장착툴(3)의 위치를 고정해주는 걸림돌기(23)가 형성되는 클램프부재(20);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하되,
   상기 피스톤로드(11)의 끝단부에는 외주면에 결합홈(13a)이 형성된 작동부재(13)가 일체로 고정설치되고, 상기 결합홈(13a)에는 상기 링크레버(21)의 끝단이 회동가능하게 삽입 결합되며,
   상기 아암(2)의 선단면(2b)에는 축 방향으로 일정길이 돌출 형성되는 적어도 하나의 가이드봉(31)이 설치되고, 상기 장착툴(3)의 결합면(3b)에는 상기 가이드봉(31)이 삽입되는 삽입공(32)이 대응되게 형성된 것을 포함하는 다관절로봇의 장착툴 락킹구조.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 클램프부재(20)는 상기 피스톤로드(11)를 중심으로 양측에 대칭되게 설치된 것을 특징으로 하는 다관절로봇의 장착툴 락킹구조.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 아암(2)의 선단면(2b)에는 상기 장착툴(3)의 장착 여부를 감지할 수 있도록 감지센서(35)가 설치된 것을 더 포함하는 다관절로봇의 장착툴 락킹구조.

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