KR101044204B1 - 로봇핸드용 툴체인저의 체결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇핸드용 툴체인저의 체결장치에 관한 것으로, 그 목적은 기본툴과 대상툴의 체결구조를 단순화하여 제작 및 세팅이 용이하고, 에어회로의 파단 및 에어공급의 차단시에도 대상툴의 분리추락을 방지할 수 있는 로봇핸드용 툴체인저의 체결장치를 제공함에 있다.

본 발명은 로봇핸드에 설치된 기본툴의 저면 중앙부에 상호 일정간격을 갖는 두개의 원통가이드가 설치되고, 이 원통가이드의 좌우 양측에 고정구를 작동하는 에어실린더가 설치되며, 저면 소정위치에 제 1 전기접속포트가 설치되는 한편, 상기 원통가이드에 대응하여 삽입되는 한쌍의 가이드봉이 대상툴의 상면 중앙부에 설치되고, 상기 콘형상의 고정구가 삽입되는 고정브라켓이 대상툴의 상면 소정위치에 형성되며, 상기 제 1 전기접속포트와 결합되는 제 2 전기접속포트가 대상툴의 상면에 구비된 것으로 구성됨과 동시에, 상기 가이드봉의 상단에 밀폐용 씰이 설치되고, 상기 가이드봉과 원통가이드의 중앙에 유동로가 형성되어 기본툴과 대상툴의 체결시 에어가 공급되는 통로를 형성하도록 구성된 로봇핸드용 툴체인저의 체결장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

가이드봉, 원통가이드, 고정구, 고정브라켓, 유동로

Description

로봇핸드용 툴체인저의 체결장치{Docking Structure of Tool Changer for Handling Robot}

도 1 은 본 발명에 따른 기본툴의 체결구조를 나타낸 정면도

도 2 는 본 발명에 따른 기본툴의 체결구조를 나타낸 저면도

도 3 은 본 발명에 따른 대상툴의 체결구조를 나타낸 정면도

도 4 는 본 발명에 따른 대상툴의 체결구조를 나타낸 평면도

도 5 는 본 발명에 따른 원통가이드와 가이드봉의 결합구조를 나타낸 사시도

도 6 은 본 발명에 따른 고정구와 테이퍼 홀의 결합관계를 나타낸 정면도

도 7 은 본 발명에 의해 기본툴과 대상툴이 체결된 상태를 나타낸 정면도

도 8,9 는 종래의 로봇 툴체인저 구조를 나타낸 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 기본툴 (11) : 원통가이드

(12) : 에어실린더 (13) : 고정구

(14) : 제 1 전기접속포트 (15) : 제 2 테이퍼면

(16) : 유동로 (20) : 대상툴

(21) : 가이드봉 (22) : 고정브라켓

(23) : 테이퍼 홀 (24) : 제 2 전기접속포트

(25) : 제 1 테이퍼면 (26) : 유동로

(27) : 씰 (30) : 로봇핸드

(40) : 진공흡착구 (50) : 클램프

(60) : 고정구 중심선 (70) : 테이퍼 홀 중심선

본 발명은 자동화된 생산라인상에 설치되어 가공물을 적재 및 타 공정으로 공급하기 위한 로봇의 핸드에 설치되어 목적 대상물을 고정하는 툴체인저의 체결장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇 핸드의 핸드 출력부에 대하여 복수 종류의 툴을 택일적으로 탈착 가능하게 한 로봇 핸드용 툴체인저의 체결장치에 관한 것이다.

일반적으로 가공물을 적재 및 다른 공정으로 이송하는 작업을 인력에 의해 수행할 경우, 단순반복적인 행동에 의해 작업자의 근골격계질환을 유발시키게 되는 한편, 그 생산성도 저하되므로 가공물을 순차적으로 적재 및 공급하는 로봇의 사용범위가 확대되고 있다.

자동생산라인상에 설치되는 로봇은 일정위치에 고정되어 적재되어 있는 소재 를 컨베이어로 공급하거나, 컨베이어를 통해 공급되는 가공제품을 팔렛의 위에 적재하는 작업을 수행하도록 구성되어 있으며, 로봇핸드에 툴이 설치되어 소재 및 가공제품을 고정하도록 구성되어 있다.

통상, 로봇에 의해 취급되는 대상으로는 가공제품, 간지, 팔렛 등이 있으며, 로봇은 팔렛의 상부에 가공제품을 정렬하고, 다시 가공제품의 상부에 간지를 놓은 후, 그 위에 가공제품을 정렬하는 작업을 반복적으로 수행하게 되며, 이와 같은 작업이 자동으로 이루어지기 위해서는 가공제품/간지/팔렛의 취급대상에 따라 이에 적합한 툴이 로봇핸드에 부착되어 취급대상을 고정해주어야만 하였다.

한편, 상기 툴은 취급대상의 구분없이 하나의 툴에 여러가지 형상의 물건을 고정할 수 있도록 구성하거나, 기본적으로 설치되어 있는 툴에 작업 대상물에 적합한 툴을 선택적으로 탈착할 수 있도록 함으로써 다품종의 생산에 대응할 수 있도록 하고 있다.

한편, 전자와 같이 하나의 툴에 여러가지 형상의 물건을 고정할 수 있도록 할 경우, 그 구성이 복잡해짐은 물론이고, 그 부피가 커져 주위작업환경과 간섭이 발생될 우려가 매우 높아지며, 또한 중량의 증가로 인해 제품 운반시 로봇이 운반할 수 있는 최대하중을 초과하게 되는 문제점이 발생되었다.

이와 같은 문제로 인해 작업 대상물에 따라 그에 적합한 툴을 로봇이 자동으로 선택하여 교환해가며 작업을 수행하는 방식이 사용되고 있으며, 로봇핸드에 장착된 기본툴의 하단부에 목적으로 하는 대상툴이 설치되도록 구성되어 있다.

상기 두개의 툴은 도 8과 같이 기본툴(100)의 저면에 설치된 2개의 원통가이드(101)와 대상툴(110)의 상면에 설치된 2개의 가이드봉(111)에 의해 X,Y축 기준점을 형성하게 되고, 기본툴(100)의 저면에 형성된 두개의 기준면(102)과 대상툴(110)의 상면에 형성된 2개의 기준면(112)에 의해 Z축에 대한 기준점이 형성되어 두개의 툴이 정확한 위치에서 결합이 이루어지도록 하며, 또한 에어접속포트(113)와 전기접속포트(114)가 별도로 구비되어 기본툴로부터 대상툴로 전류 및 에어를 공급하도록 구성되어 있다. 그러나 이와 같은 방식은 그 구조가 복잡하고, Z축에 대한 기준점을 형성하는 기준면이 양끝단에 구비되어 툴의 장기간 사용에 의해 휨변형이 발생된 경우 정확한 기준점 형성이 어렵고 견고한 체결상태를 유지할 수 없게 되는 문제점이 발생되었다.

또한, 상기 두개의 툴은 도 9와 같이 에어실린더(120)에 의해 작동하는 C형 클램핑(130)방식으로 상호 체결되어 결합되도록 하고 있으나, 에어회로의 파단 또는 에어의 공급 차단시 분리추락의 위험이 있는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 기본툴과 대상툴의 체결구조를 단순화하여 제작 및 세팅이 용이하고, 에어회로의 파단 및 에어공급의 차단시에도 대상툴의 분리추락을 방지할 수 있는 로봇핸드용 툴체인저의 체결장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 로봇핸드에 설치된 기본툴의 저면 중앙부에 상호 일정간격을 갖는 두개의 원통가이드가 설치되고, 이 원통가이드의 좌우 양측에 고정구를 작동하는 에어실린더가 설치되며, 저면 소정위치에 제 1 전기접속포트가 설치되는 한편, 상기 원통가이드에 대응하여 삽입되는 한쌍의 가이드봉이 대상툴의 상면 중앙부에 설치되고, 상기 콘형상의 고정구가 삽입되는 고정브라켓이 대상툴의 상면 소정위치에 형성되며, 상기 제 1 전기접속포트와 결합되는 제 2 전기접속포트가 대상툴의 상면에 구비된 것으로 구성됨과 동시에, 상기 가이드봉의 상단에 밀폐용 씰이 설치되고, 상기 가이드봉과 원통가이드의 중앙에 유동로가 형성되어 기본툴과 대상툴의 체결시 에어가 공급되는 통로를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드봉의 상단부 둘레에 제 1 테이퍼면이 형성되고, 이 제 1 테이퍼면에 대응되는 제 2 테이퍼면이 원통가이드의 내측에 형성되어 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정구는 외측방향으로 갈수록 그 단면적이 감소하는 콘형상으로 형성되고, 이 고정구가 삽입되는 고정브라켓에 고정구와 대응하는 테이퍼 홀이 형성되는 한편, 상기 고정구의 중심선과 테이퍼 홀의 중심선이 높이차를 갖도록 형성되어 고정구와 테이퍼 홀은 억지끼워맞춤 되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

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

도 1 은 본 발명에 따른 기본툴의 체결구조를 나타낸 정면도를, 도 2 는 본 발명에 따른 기본툴의 체결구조를 나타낸 저면도를, 도 3 은 본 발명에 따른 대상툴의 체결구조를 나타낸 정면도를, 도 4 는 본 발명에 따른 대상툴의 체결구조를 나타낸 평면도를, 도 5 는 본 발명에 따른 원통가이드와 가이드봉의 결합구조를 나타낸 사시도를, 도 6 은 본 발명에 따른 고정구와 테이퍼 홀의 결합관계를 나타낸 정면도를, 도 7 은 본 발명에 의해 기본툴과 대상툴이 체결된 상태를 나타낸 정면도를 도시한 것으로, 본 발명은 기본툴(10)과 대상툴(20)의 체결 시 기본툴(10)과 대상툴(20)에 설치된 원통가이드(11)와 가이드봉(21)에 의해 X,Y,Z축이 정렬되게 하는 한편, 그 내부에 에어가 공급되는 유동로(16,26)를 형성하여 별도의 공기포트 없이 기본툴(10)로부터 대상툴(20)로 에어를 공급할 수 있으며, 에어실린더(12)에 의해 작동하는 콘형상의 고정구(13) 및 고정브라켓(22)에 의해 견고한 체결상태를 유지할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 기본툴(10)은 로봇이 설치된 생산라인상에서 가장 흔히 사용되는 툴이 로봇핸드에 부착되는 것으로, 비록 도 1에서는 간지를 고정하기 위한 진공흡착구(40)가 구비된 툴을 도시하고 있으나, 사용자의 필요에 따라 가공제품 또는 팔렛을 고정할 수 있는 툴로 교환될 수 있음은 물론이다.

상기 기본툴(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 저면 중앙부에 한쌍의 원통가이드(11)가 설치되고, 이 한쌍의 원통가이드(11)를 중심으로하여 좌우방향으로 대칭구조를 갖는 4개의 에어실린더(12)가 설치되며, 이 에어실린더(12)에 고정구(13)가 설치되는 한편, 저면 소정위치에 대상툴(20)과의 전기접속을 위한 단자가 구비된 제 1 전기접속포트(14)가 구비되어 있다. 여기서 상기 고정구(13)는 외측방향으로 갈수로 그 단면적이 감소하는 콘형상으로서, 원형 또는 마름모 또는 사각형 단면을 구비토록 형성될 수 있다.

또한, 상기 원통가이드(11)는 외부로부터 에어를 공급받아 저면방향으로 에어를 토출하게 되는 유동로(16)가 형성되어 있으며, 그 하단부가 하광상협의 종단면구조를 갖도록 제 2 테이퍼면(15)이 형성되어 있다.

상기 대상툴(20)은 기본툴(10)의 하단부에 필요에 따라 부착되어 가공물 또는 간지 또는 팔렛을 고정하는 것으로, 비록 도 3 및 도 4에서는 팔렛을 고정하기 위한 클램프(50)가 구비된 툴을 도시하고 있으나, 사용자의 필요에 따라 가공제품 또는 간지를 고정할 수 있는 툴로 교환될 수도 있다.

상기 대상툴(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상면 중앙부에 한쌍의 가이드봉(21)이 설치되고, 이 가이드봉(21)의 좌우방향으로 대칭구조를 갖는 4개의 고정브라켓(22)이 설치되어 기본툴(10)과 대상툴(20)의 체결시 가이드봉(21)은 원통가이드(11)로 삽입되며, 고정브라켓(22)에 고정구(13)가 삽입되도록 구성되어 있다. 또한 상면 소정위치에는 기본툴(10)의 제 1 전기접속포트(14)에 결합되어 전기를 공급받는 제 2 전기접속포트(24)가 구비되어 있다.

한편, 상기 가이드봉(21)의 중앙에는 에어를 공급받아 구동실린더로 에어를 공급하기 위한 유동로(26)가 형성되고, 이 유동로(16) 상단 즉, 가이드봉(21)의 상단부에는 에어의 유출을 방지하기 위한 씰(27)이 설치되어 있으며, 가이드봉(21)의 상단부 둘레에는 제 1 테이퍼면(25)이 형성되어 기본툴(10)과 대상툴(20)이 체결시 제 1,2 테이퍼면(15,25)은 밀착되도록 구성되어 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 대상툴(20)의 체결시 원통가이드(11)의 내부로 가이드봉(21)이 삽입되면서 X,Y축이 정렬되고, 제 1,2 테이퍼면(15,25)이 상호 밀착되면서 Z축에 대한 정렬이 이루어지게 된다.

상기 고정브라켓(22)에는 고정구(13)가 삽입되는 테이퍼 홀(23)이 형성되며, 이 테이퍼 홀(23)의 중심선(70)은 고정구(13)의 중심선(60)과 높이차(h)를 갖도록 형성되어 에어실린더(12)에 의해 고정구(13)가 전진할 경우, 억지끼워맞춤되도록 구성되어 기본툴(10)과 대상툴(20)의 결합시 대상툴(20)이 흔들리지 않고 견고히 체결될 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 작업개시와 함께 미도시된 콘트롤러에 의해 기 입력되어 있는 데이터를 기반으로 하여 로봇핸드(30)는 대상툴(20)(팔렛 고정용)이 위치해 있는 장소로 기본툴(10)을 움직이게 되고, 이후 기본툴(10)이 대상툴(20)의 상부에서 점차적으로 하강하게 되면, 원통가이드(11)와 가이드봉(21)에 구비된 제 1,2 테이퍼면(15,25)에 의해 X,Y축 정렬이 이루어지며 원통가이드(11)의 내부로 가이드봉(21)이 삽입되게 된다.

한편, 기본툴(10)의 계속적인 하강에 의해 제 1,2 테이퍼면(15,25)이 완전하게 밀착되면서 Z축에 대한 정렬이 이루어지게 되고, 이후 에어실린더(12)에 의해 고정구(13)가 전진하여 고정브라켓(22)의 테이퍼 홀(23)로 삽입되어 기본툴(10)과 대상툴(20)의 결합을 완료하게 된다.

이처럼 대상툴(20)이 장착된 후 로봇은 적재되어 있는 팔렛 중 하나를 고정하여 작업위치에 갖다 놓게 되고, 이후 가공제품을 고정할 수 있는 툴을 교환하기 위해 기 부착되어 있는 대상툴(20)을 기존 위치에 갖다 놓은 후, 상술한 것과 같은 방식으로 툴을 교환하여 가공제품을 팔렛의 상부에 정렬하게 되며, 일정량의 가공제품이 정렬되면, 그 상부에 간지를 놓기 위해 대상툴(20)을 기존 위치에 갖다 놓은 후, 적재된 간지를 진공흡착하여 가공제품의 상부에 갖다 놓음으로써 다시 가공제품을 적재할 수 있도록 하게 된다.

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 기본툴과 대상툴의 체결시 X,Y,Z축 정렬을 가이드봉과 원통가이드에 의해 이루어지게 함으로써, 그 구조가 단순하고, 툴 교환시 발생될 수 있는 기기의 오작동을 최소화 할 수 있으며, 고정브라켓으로 삽입된 고정구가 에어회로의 파단 또는 에어공급의 차단시에도 빠져나오지 않아 작업도중 대상툴이 분리추락되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 1대의 로봇으로 다양한 대상물을 핸들링 가능하므로, 설치공간의 효율성을 극대화할 수 있고, 소품종 다량생산시 로봇 사용률을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 로봇핸드(30)에 설치된 기본툴(10)의 저면 중앙부에 상호 일정간격을 갖는 두개의 원통가이드(11)가 설치되고, 이 원통가이드(11)의 좌우 양측에 콘형상의 고정구(13)를 작동하는 에어실린더(12)가 설치되며, 저면 소정위치에 제 1 전기접속포트(14)가 설치되는 한편,

   상기 원통가이드(11)에 대응하여 삽입되는 한쌍의 가이드봉(21)이 대상툴(20)의 상면 중앙부에 설치되고, 상기 콘형상의 고정구(13)가 삽입되는 고정브라켓(22)이 대상툴(20)의 상면 소정위치에 형성되며, 상기 제 1 전기접속포트(14)와 결합되는 제 2 전기접속포트(24)가 대상툴(20)의 상면에 구비된 것으로 구성됨과 동시에,

   상기 가이드봉(21)의 상단에 밀폐용 씰(27)이 설치되고, 상기 가이드봉(21)과 원통가이드(11)의 중앙에 유동로(16,26)가 형성되어 기본툴(10)과 대상툴(20)의 체결시 에어가 공급되는 통로를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 로봇핸드용 툴체인저의 체결장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드봉(21)의 상단부 둘레에 제 1 테이퍼면(25)이 형성되고, 상기 제 1 테이퍼면(25)에 대응되는 제 2 테이퍼면(15)이 원통가이드(11)의 내측에 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 로봇핸드용 툴체인저의 체결장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정구(13)는 외측방향으로 갈수록 그 단면적이 감소하는 콘형상으로 형성되고, 상기 고정구(13)가 삽입되는 고정브라켓(22)에 고정구(13)와 대응하는 테이퍼 홀(23)이 형성되는 한편, 상기 고정구(13)의 중심선(70)과 테이퍼 홀(23)의 중심선(60)이 높이차를 갖도록 형성되어 고정구(13)와 테이퍼 홀(23)은 억지끼워맞춤 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 로봇핸드용 툴체인저의 체결장치.

Images