KR101601597B1 - 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치는, 로봇 아암과 연결되는 제1플레이트; 상기 제1플레이트의 하부에 이격되어 배치되며 그리퍼가 하부에 장착되는 제2플레이트; 상기 제1플레이트의 저면에 형성되며 일정 길이로 형성되는 제1레일 바와, 상기 제1레일 바에 결합되는 레일 홈을 갖는 제1레일커버로 구성되는 제1가이드부; 상기 제2플레이트의 상면에 형성되되 상기 제1가이드부재와 직교 되도록 형성되는 제2레일 바와, 상기 제2레일 바에 결합되는 레일 홈을 갖는 제2레일커버로 구성되는 제2가이드부; 제1플레이트에 장착되며 제2플레이트의 일 부위에 대해 가압작동하여 제2플레이트를 정렬시키는 록킹부;를 포함하여 구성된다.

Description

평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치{Gripping apparatus with automatic alignment feature flat}

본 발명은 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로봇의 말단장치에 장착되는 그리퍼를 정밀하게 이동시켜 정확한 위치에 정렬하는 그리핑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 NC 공작기계와 같은 자동화 공작기계의 가공부 즉, 테이블 상으로 가공대상물이나 공작물을 로딩 및 언로딩하는 갠트리 로더는 자동화 공작기계의 가공사이클과 연동하도록 설치되어 가공대상물을 일정한 주기로 지정된 위치에 정확하게 투입시킴은 물론 가공이 완료된 제품을 자동으로 배출 및 회수시키므로 자동화 공작기계를 통한 가공공정을 수행함에 있어 필수 장치로 적용되고 있는 이송 로봇이다.

특히 유한범위 내에서 직선형 활주 운동을 수행하는 리니어 가이드 장치를 갖추고 직교하는 2축(X, Y)의 조합으로 이루어진 이른바 직각 좌표형 갠트리 로더(Cartesian Coordinate Roader)는 각종 정밀기계나 반도체 가공설비 등에서 부품의 이송 삽입 및 반송 혹은 용접작업 등에 주로 활용되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2004-0075825호(2004.08.30), 대한민국 공개실용신안공보 실1998-064520호에 이에 관련된 기술이 개시된 바 있다.

한편 그리퍼는 로봇의 말단장치에 붙어 사람의 손과 같은 기능을 하는 기구적 구조물이다.

물류자동화 시스템에서 작업물(work)의 핸들링을 위한 주요한 보조기구로 사용되고 있다. 갠트리 로봇(2축 X,Y)에 적용한 시스템으로 종래 그리핑 장치는 높은 하중을 지닌 작업물의 반복적인 작업으로 시스템의 반복정밀도가 시간의 변화에 따라 누적되어 오차값이 커지는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시예는 x,y축 방향으로 구동되는 갠트리 로봇에 적용하여 반복적인 작업에도 정밀도가 유지될 수 있고, 기준점에 대한 오차값을 자동적으로 제어하여 원하는 위치에 정확하게 자동정렬하도록 하는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치에 관련된다.

본 발명의 일 실시예는, 로봇 아암과 연결되는 제1플레이트; 상기 제1플레이트의 하부에 이격되어 배치되며 그리퍼가 하부에 장착되는 제2플레이트; 상기 제1플레이트의 저면에 형성되며 일정 길이로 형성되는 제1레일 바와, 상기 제1레일 바에 결합되는 레일 홈을 갖는 제1레일커버로 구성되는 제1가이드부; 상기 제2플레이트의 상면에 형성되되 상기 제1가이드부와 직교 되도록 형성되는 제2레일 바와, 상기 제2레일 바에 결합되는 레일 홈을 갖는 제2레일커버로 구성되는 제2가이드부; 제1플레이트에 장착되며 제2플레이트의 일 부위에 대해 가압작동하여 제2플레이트를 정렬시키는 록킹부;를 포함한다.

전술한 록킹부는 제1플레이트의 상부에 장착되며 외부로부터 고압 에어가 공급되는 실린더바디; 실린더바디의 내부에 결합되며 제2플레이트를 향해 수직되게 형성되어 승강작동하는 피스톤; 피스톤의 외측에 결합되는 록킹로드; 제2플레이트의 상면에 장착되며, 상기 록킹로드의 하단에 대응하도록 테이퍼진 요홈이 상부에 형성된 지그;를 포함한다.

본 발명에 따르면 로봇 아암과 그리퍼를 연결하도록 하고, 그리퍼의 반복작동에 의해 정밀도가 변화되어 오차가 생기는 경우 실린더유닛을 작동시켜 록킹로드가 지그를 가압하도록 하고, 그러한 가압과정에서 지그가 형성된 제2플레이트가 최초 상태로 자동 정렬될 수 있으므로 그에 종속된 그리퍼의 자동 정렬이 실행될 수 있어 정밀도가 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치를 나타낸 분해사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치를 나타낸 정면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치를 나타낸 측면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치의 보정 작동을 나타낸 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치를 나타낸 분해사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치를 나타낸 정면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치를 나타낸 측면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치의 보정 작동을 나타낸 예시도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치는, 로봇 아암과 연결되는 제1플레이트(2); 상기 제1플레이트(2)의 하부에 이격되어 배치되며 그리퍼(100)가 하부에 장착되는 제2플레이트(4); 제1플레이트(2)의 하부면에 형성되며 X축방향으로 구동하는 제1가이드부(6); 상기 제1가이드부(6)에 연결되며 제2플레이트(4)의 상부면에 형성되어 Y축방향으로 구동하는 제2가이드부(8); 제1플레이트(2)에 장착되며 제2플레이트(4)의 일 부위에 대해 가압작동하도록 공압이 동력원으로 공급되는 록킹부(9);를 포함하여 구성된다.

본 발명을 설명함에 있어서, X축 방향 및 Y축 방향은 도면의 일측에 도시하여 방향 벡터에 정의되어 있다.

본 발명에서 설명하고 있는 그리퍼(100)는 로봇 아암(200)의 말단에 장착되되 본 발명의 그리핑 장치를 두고 연결함으로써 그리퍼(100)는 로봇 아암(200)과 별도로 X-Y방향으로 미세 조정이 가능해지고 또한 록킹부(9)를 작동시키면 최초의 중심 설정 위치로 그리퍼가 리셋될 수 있는 것이다.

상기 제1가이드부(6)는 제1플레이트(2)의 저면에 형성되며 일정 길이로 형성되는 제1레일 바(62)와, 상기 제1레일 바(62)에 결합되는 레일 홈(640)을 갖는 제1레일커버(64)로 구성된다.

제1레일 바(62)는 제1플레이트(2)의 저면에 일정 길이를 가지도록 X축 방향을 향하도록 형성되며, 양측면이 오목하여 요입되어 상대적으로 단부는 뭉툭한 형상이 된다.

제1레일커버(64)는 제1레일 바(62)가 결합되도록 레일 홈(640)이 형성되는데 레일 홈(640)은 양측면이 볼록하게 형성되어 제1레일 바(62)의 양측면의 오목한 부분과 상보적인 형상으로 형성된다.

이렇게 제1레일 바(62)가 제1레일커버(64)에 결합된 상태에서 슬라이드됨으로써 제1플레이트(2)가 X축 방향으로 이동될 수 있다. 이동 간격은 1~5mm 이내로 매우 제한적이다.

상기 제2가이드부(8)는 제2플레이트(4)의 상면에 형성되되 상기 제1가이드부(6)와 직교 되도록 형성되는 제2레일 바(82)와, 상기 제2레일 바(82)에 결합되는 레일 홈을 갖는 제2레일커버(84)로 구성된다.

제2레일 바(82)는 제2플레이트(4)의 저면에 일정 길이를 가지도록 Y축 방향을 향하도록 형성되며, 양측면이 오목하여 요입되어 상대적으로 단부는 뭉툭한 형상이 된다.

제2레일커버(84)는 제2레일 바(82)가 결합되도록 레일 홈(840)이 형성되는데 레일 홈(640)은 양측면이 볼록하게 형성되어 제2레일 바(82)의 양측면의 오목한 부분과 상보적인 형상으로 형성된다.

이렇게 제2레일 바(82)가 제2레일커버(84)에 결합된 상태에서 슬라이드됨으로써 제2플레이트(4)가 Y축 방향으로 이동될 수 있다. 이동 간격은 1~5mm 이내로 매우 제한적이다.

상기 제1가이드부(6)와 제2가이드부(8) 사이에는 패널(3)이 개재되고, 상기 패널(3)의 상면과 하면에 각기 제1가이드부(6)와 제2가이드부(8)가 연결된다.

패널(3)의 중앙에는 후술될 지그(95)가 관통하도록 통공(30)이 형성된다.

로봇 아암(200)은 X축 및 Y축을 견지하는 제1플레이트(2)에 장착되어 위치하면서 X축 방향 즉, 지면과 수평한 방향으로 X축 서보모터의 회전 방향에 따라 좌우로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 있고, 제1가이드부(6)와 서로 마주하는 제2플레이트(4)에는 레일의 길이 방향 즉, 수평방향으로 슬라이딩 이동하는 제2가이드부(8)들이 각각에 복수로 장착되어 있으며, Y축 제2가이드부(8)와 서로 마주하는 전면에는 제1가이드부가 장착되어 있다.

여기서 제1 및 제2레일 바(62,82)와 제1 및 제2레일커버(64,84)는 이송에 따른 관성력 및 편하중 등의 힘을 분산시켜 한층 원활한 이송이 가능하면서 고도의 정밀한 동작을 유지하도록 좌우 또는 상하 한 쌍으로 설치하는 것이 바람직하다.

상기 록킹부(9)는 상기 제1플레이트(2)의 상부에 장착되며 외부로부터 고압 에어가 공급되는 실린더바디(92); 상기 실린더바디(92)의 내부에 결합되며 제2플레이트(4)를 향해 수직되게 형성되어 승강작동하는 피스톤(93); 상기 피스톤(93)의 외측에 결합되는 록킹로드(94); 상기 제2플레이트(4)의 상면에 장착되며, 상기 록킹로드(94)의 하단에 대응하도록 테이퍼진 요홈(950)이 상부에 형성된 지그(95);를 포함하여 구성된다.

한편 제1플레이트(2)와 제2플레이트(4)를 연결하도록 제1플레이트(2)의 외주면에 다수로 형성되며 수직되게 연결되는 브라켓(5)이 포함된다.

제1플레이트(2)와 제2플레이트(4)가 사각형인 점을 고려하면 브라켓(5)은 각 변마다 한개씩 장착된다.

브라켓(5)은 하단에 협소부(52)가 형성되며, 이 협소부(52)는 제2플레이트(4)의 측단에 형성된 가동홈(43)에 삽입되는데, 브라켓(5)의 협소부(52)의 폭은 제2플레이트(4)의 가동홈(43)의 폭 보다 작은 길이로 형성됨으로써 브라켓(5)의 협소부(52)가 가동홈(43) 내에서 약간의 수평 이동이 가능해진다.

따라서 브라켓(5)의 상단이 결합되어 있는 제1플레이트(2)가 좌우로 이동하는 과정에 연동되어 브라켓(5)이 움직일 수 있을 것이다.

또한 제1플레이트(2)에 장착된 브라켓(5)의 하단에는 X-Y 간격 설정을 담당하는 스토퍼 볼트(B)가 장착된다. 스토퍼 볼트(B)는 제2플레이트의 가동홈(43)에 부착된 패드(P)에 결합된다.

패드(P)에는 미세조정볼트(P-2)가 결합되어 제2플레이트(4)에 나사결합된다.따라서 미세조정볼트(P-2)를 조이거나 풀어 패드(P)의 간격을 조절할 수 있고, 아울러 스토퍼 볼트(B)를 조이거나 풀어 간격을 조절할 수 있도록 하여 대략 2차에 걸친 간격 조절이 가능해질 수 있다.

제1플레이트(2)에 장착된 브라켓(5)은 4변에 각기 설치되어 서로 마주보도록 형성되는 것이므로 한쌍의 브라켓(5)은 X축 방향으로 간격조절을 담당하고, 다른 한쌍의 브라켓(5)은 Y축 방향으로 간격조절을 담당하게 되는 것이다.

따라서 스토퍼 볼트(B)를 조이거나 풀어줌으로써 각 쌍의 브라켓(5)이 이동될 수 있고, 그에 종속되어 제1플레이트(2)를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시켜 미세한 간격조절이 가능해질 수 있다.

한편 상기 록킹로드(94)의 하단 외주연에는 라운드진 호형부(942)가 형성되고, 상기 호형부(942)가 지그(95)의 요홈(950)에 접촉되는 것이다.

상기 요홈(950)은 상광하협으로 이루어져 경사면(952)이 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

제1플레이트(2)는 로봇 아암(200)의 단부에 결합되고, 제2플레이트(4)에는 그리퍼(100)가 장착된다.

제1플레이트(2)와 제2플레이트(4)를 연결하도록 제1가이드부(6)와 제2가이드부(8)가 서로 직교되는 방향으로 각기 연결된다.

그리고 제1플레이트(2)의 중앙 상부에 실린더바디(92)가 장착되고, 피스톤(93)의 외측에 록킹로드(94)가 결합된다.

이에 대응되도록 제2플레이트(4)의 상면에 지그가 장착된다.

지그(95)는 상면에 록킹로드(94)의 하단에 대응되는 요홈(950)이 형성된다.

따라서 그리퍼(100)가 승강작동 및 협지작동을 반복하는 동안 제1가이드부(6) 및 제2가이드부(8)의 슬라이딩에 의해 그리퍼(100)의 최초 설정 위치, 정확하게는 최초 세팅되는 좌표값 보다 일측으로 치우치게 되어 오차가 발생된다.

오차가 발생될 경우 매 작업이 종료될때마다 록킹부(9)를 작동시켜 재 보정해준다.

즉, 실린더바디(92)에 공압을 공급하여 피스톤(93) 및 록킹로드(94)가 하강하도록 하고, 하강하는 록킹로드(94)의 외주연 호형부(942)가 요홈(950)의 테이퍼진 경사면(952)에 접촉된 채 하강하는 과정에서 제2플레이트(4)가 미끄러지면서, 또는 슬라이딩되면서 최초 셋팅 위치로 이동하게 된다.

따라서 록킹로드(94)의 작동에 의해 제2플레이트(4) 및 그에 종동되어 그리퍼(100)의 위치값에 대한 오차를 보정하여 자동으로 정렬시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타실시 예로 변경할 수 있으므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

2 : 제1플레이트 4 : 제2플레이트
6 : 제1가이드부 8 : 제2가이드부
9 : 록킹부 62 : 제1레일 바
64 : 제1레일커버 82 : 제2레일 바
84 : 제2레일커버 100 ; 그리퍼
200 ; 로봇 아암

Claims (6)

1. 로봇 아암과 연결되는 제1플레이트;
   상기 제1플레이트의 하부에 이격되어 배치되며 그리퍼가 하부에 장착되는 제2플레이트;
   상기 제1플레이트의 저면에 형성되며 일정 길이로 형성되는 제1레일 바와, 상기 제1레일 바에 결합되는 레일 홈을 갖는 제1레일커버로 구성되는 제1가이드부;
   상기 제2플레이트의 상면에 형성되되 상기 제1가이드부와 직교 되도록 형성되는 제2레일 바와, 상기 제2레일 바에 결합되는 레일 홈을 갖는 제2레일커버로 구성되는 제2가이드부;
   제1플레이트에 장착되며 제2플레이트의 일 부위에 대해 가압작동하여 제2플레이트를 정렬시키는 록킹부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 록킹부는
   상기 제1플레이트의 상부에 장착되며 외부로부터 고압 에어가 공급되는 실린더바디;
   상기 실린더바디의 내부에 결합되며 제2플레이트를 향해 수직되게 형성되어 승강작동하는 피스톤;
   상기 피스톤의 외측에 결합되는 록킹로드;
   상기 제2플레이트의 상면에 장착되며, 상기 록킹로드의 하단에 대응하도록 테이퍼진 요홈이 상부에 형성된 지그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   제1플레이트와 제2플레이트를 연결하도록 제1플레이트의 외주면에 다수로 형성되며 수직되게 연결되는 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 록킹로드의 하단 외주연에는 라운드진 호형부가 형성되고, 상기 호형부가 지그의 요홈에 접촉되는 것을 특징으로 하는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 요홈은 상광하협으로 이루어져 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 브라켓은 하단에 협소부가 형성되며, 상기 협소부는 제2플레이트의 측단에 형성된 가동홈에 삽입되며,
   상기 브라켓의 하단에는 X-Y 간격 설정을 담당하는 스토퍼 볼트가 장착되고,
   상기 브라켓의 협소부의 폭은 제2플레이트의 가동홈의 폭 보다 작게 형성되어 브라켓의 협소부가 가동홈 내에서 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 평면 자동정렬 기능을 가진 그리핑 장치.

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