KR101962568B1

KR101962568B1 - 다관절 그립퍼

Info

Publication number: KR101962568B1
Application number: KR1020180014500A
Authority: KR
Inventors: 김한성; 전동화; 김기성; 정성훈
Original assignee: 경남대학교 산학협력단
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-03-26

Abstract

본 발명은 대상물을 안정적으로 파지하고, 일정한 파지력을 유지 가능하며, 다양한 형상의 대상물을 파지할 수 있는 다관절 그리퍼에 관한 것으로, 베이스와, 상기 베이스의 상부에 놓이는 대상물을 파지하도록 상기 베이스에 각각 회전 가능하게 결합된 복수의 그리퍼유니트를 포함하고, 상기 그리퍼유니트 각각은, 일단에 상기 대상물이 접촉되는 접촉부재가 돌출 형성되어 상기 대상물을 파지하는 그리퍼링크와, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 일단에 회전 가능하게 결합되어 상기 베이스에 대해 상기 그리퍼링크를 회전 지지하는 회전작동링크와, 상기 회전작동링크와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 회전작동링크와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 하면을 접촉 지지하는 회전보조링크와, 일단이 상기 회전작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 회전보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되는 커플러링크와, 상기 베이스 및 그리퍼링크 사이에 설치되어 상기 그리퍼링크의 타단에 회전 구동력을 전달하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다관절 그립퍼{MULTI-JOINT GRIPPER}

본 발명은 산업현장에서 이용되는 작업로봇에 설치되어 대상물을 파지하여 선택된 장소로 이동시키는 다관절 그립퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물과 접촉하여 대상물을 파지하는 그리퍼의 그리퍼유닛을 복수의 관절을 형성하여 다양한 형상의 대상물을 그리퍼 교체작업 없이도 안정적으로 파지할 수 있는 다관절 그리퍼에 관한 것이다.

현대 산업사회의 모든 산업분야에 있어서 제품의 생산성 및 제품의 품질 향상을 위해 생산자동화의 중요성이 부각되고 있고, 이에 따라 다양한 산업용 로봇이 산업분야에 사용되고 있다. 초기 산업용 로봇의 경우 동일한 형상의 대상물(O)을 반복적으로 이동시키는 작업만을 수행하였다. 예컨대, 가공이 완료된 대상물(O)을 공작기계로부터 취출하여 다음 작업공정라인으로 이동시키는 단순 반복 작업만을 수행하였다.

하지만, 현대 산업사회에서 기술이 풍부화됨에 따라 소비자들의 다양한 요구사항이 생겨나기 시작했고, 이러한 요구를 충족시키기 위해 대량생산 방식에서 다품종 소량생산 방식으로 산업분야가 변화하게 되었다. 예컨대, 종래에 사각형 형상의 A제품이 생산되어 소비자들에게 판매되고 있었지만, 소비자들은 사각형 형상의 A제품뿐만 아니라 원기둥 형상의 A제품이나 구 형상의 A제품 또는 삼각형 형상의 A제품을 요구하기 시작했고, 이에 따라 상기 A제품을 제조하는 기업은 소비자들의 요구를 충족시키기 위해 다양한 형상의 A제품을 제조하게 되었다.

따라서, 산업용 로봇이 다양한 형상의 대상물(O)을 파지할 수 있도록 각각의 형상에 맞는 작업용 툴이 개발되었다. 여기서, 작업용 툴은 산업용 로봇의 손목 끝단에 설치되어 산업용 로봇이 설치된 공정라인에서 수행되는 작업에 맞는 툴을 지칭하는 것으로 대상물(O)을 파지하기 위한 작업용 툴은 그리퍼라고 지칭한다.

상기 그리퍼는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 베이스(10)와, 상기 베이스(10)의 상부에 놓이는 대상물을 파지하도록 상기 베이스(10)에 결합된 한 쌍의 그리퍼유니트(20)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 베이스(10)는 산업용 로봇 즉, 작업로봇(R)의 손목 끝단에 설치되고, 그리퍼유니트(20)을 작동시키기 위한 동력을 형성하는 구동부가 설치된다.

상기 그리퍼유니트(20)는 대상물이 접촉되는 파지면이 형성되고, 파지하고자 하는 대상물(O)의 형상에 따라 다른 형상으로 형성되며, 작동 방법 또한 달라지게 된다. 이때, 대상물(O)은 좌우 및 상하를 기준으로 각각 대칭되게 형성된다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 대상물(O)의 하면을 기준으로 좌우 양측면이 하면을 기준으로 수직으로 형성된 대상물(O)에 적용되는 그리퍼의 경우 그리퍼유니트(20)가 '┗'자 형상 또는 '┻'자 형상으로 형성되어 대상물(O)의 양측면을 면 접촉하여 대상물(O)을 파지하게 된다. 이때, 그리퍼유니트(20)는 베이스(10)의 상면을 기준으로 좌우 수평방향으로 슬라이드 이동하여 대상물(O)을 파지하게 된다. 이러한 파지 방법을 평행그립이라고 지칭하고, 평행 그립이 가능한 그리퍼를 평행그리퍼라고 지칭한다.

즉, 평행그립이란 한 쌍의 그리퍼유니트(20)가 대상물(O)의 양측면을 압박 접촉하여 그리퍼유니트(20)의 파지면과 대상물(O)의 접촉면에 형성되는 마찰력을 높여 그리퍼로부터 파지된 대상물(O)이 이탈되지 않도록 파지하는 방법이다.

여기서, 상기 평행그리퍼가 대상물(O)의 하면을 기준으로 좌우 양측면이 하면을 기준으로 수직으로 형성되지 않은 대상물(O)을 파지하는 경우 그리퍼유니트(20)의 파지면이 대상물(O)의 접촉면에 점 접촉됨으로 대상물(O)이 그리퍼로부터 이탈되어 파손되는 현상이 발생하게 된다.

더욱이, 그리퍼유니트(20)의 파지면이 평면으로 형성됨으로 대상물(O)의 외주면이 다각형으로 형성된 다각면체일 경우 평행그리퍼를 통하여 파지할 수 없거나 대상물(O)의 외주면이 손상됨으로 파지할 수 있는 대상물(O)이 한정적이라는 단점이 있다.

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이 외주면이 라운드지게 형성된 대상물(O)에 적용되는 그리퍼의 경우 그리퍼유니트(20)가 베이스(10)에 회전 가능하게 각각 결합되어 그리퍼유니트(20)의 파지면이 대상물(O)의 외주면을 감싸는 방법으로 대상물(O)을 파지하게 된다. 이러한 파지 방법을 파워그립이라고 지칭하고, 파워 그립이 가능한 그리퍼를 파워그리퍼라고 지칭한다.

즉, 파워그립이란, 그립퍼유니트(20)의 파지면이 대상물(O)의 외주면을 감싸면서 점 접촉하여 대상물(O)이 그리퍼의 상방으로 이탈되지 않도록 접촉 지지하는 파지 방법이다.

여기서, 그리퍼의 상방이란 도 2에 도시된 바와 같이 그리퍼유니트(20)가 설치된 방향을 지칭하고, 상기 그리퍼는 작업로봇(R)의 손목 끝단에 설치되는 경우 그리퍼의 상방이 작업로봇(R)의 하방을 향하도록 그러퍼의 상하방이 반전되게 설치된다. 따라서, 작업로봇(R)에 설치된 그리퍼가 대상물(O)을 파지하게 되면, 대상물(O)은 그리퍼의 상방으로 중력을 받게 된다.

또한, 상기 파워그리퍼의 경우 복수의 그리퍼유니트(20)가 베이스에 결합되어 그리퍼유니트(20)의 파지면과 대상물(O)의 접촉면이 점 접촉되는 접촉점를 늘려 대상물(O)을 파지하는 파지력을 향상시킬 수도 있다.

하지만, 파워그리퍼의 그리퍼유니트(20)의 경우 대상물(O)을 파지하는 파지력이 일정하게 유지하지 못하면 대상물(O)의 외주면을 손상시키게 되어 불량이 발생하게 된다. 따라서, 정밀한 제어가 가능한 제어시스템이 구비되어야 함으로 파워그리퍼의 초기 설치비용이 증가하게 된다. 뿐만 아니라 파워그리퍼의 경우 파지할 수 있는 대상물(O)의 형상이 한정됨으로 활용도가 낮다는 문제점이 있다.

마지막으로 도 3에 도시된 바와 같이 상기 평행그립 및 파워그립의 대상물(O)보다 상대적으로 작은 크기를 가지는 대상물(O)을 파지하는 그리퍼의 경우 그리퍼유니트(20)의 상부 끝단에 파지턱이 돌출 형성되어 파지턱이 대상물(O)의 양측면과 접촉하여 대상물(O)을 파지하게 된다. 여기서, 그리퍼유니트(20)의 파지턱은 베이스(10)의 중심을 향해 돌출 형성된다. 상기 파지 방법을 핀치그립이라 지칭하고, 핀치그립이 가능한 그리퍼를 핀치그리퍼라고 지칭한다.

즉, 핀치그립은 평행그립 방식과 유사한 방식으로서 그리퍼유니트(20)의 파지턱이 대상물(O)의 양측면을 압박 접촉하여 대상물(O)을 파지하는 방법이다. 이때, 그리퍼유니트(20)의 파지턱에 파워그립홈이 라운드지게 함몰 형성되어 외주면이 라운드지고, 크기가 작은 대상물(O)을 파워그립과 유사한 방식으로 파지할 수도 있다.

하지만, 핀치그리퍼의 경우 작은 크기의 대상물(O)을 파지함으로 일정한 파지력을 유지해야 된다. 따라서, 정밀한 제어가 가능한 제어시스템이 구비되어야 함으로 파워그리퍼의 초기 설치비용이 높다는 문제점과 작은 크기의 대상물(O)이라는 한정된 대상물(O)에만 적용 가능함으로 활용도가 낮다는 문제점이 있다.

한편, 상기 각각의 그리퍼는 파지하고자 하는 대상물(O)에 맞춰 형성되기 때문에 각각의 그리퍼를 작업로봇(R)에 설치하여 각각의 공정라인에 투입하는 경우 작업로봇(R)이 수행할 수 있는 작업이 제한된다.

예컨대, 2대의 공작기계가 설치되고, 상기 공작기계 사이에 작업로봇(R)이 설치되어 가공이 완료된 대상물(O)을 작업로봇(R)이 취출하는 작업을 수행하는 경우 작업로봇(R)에 설치된 그리퍼가 파지할 수 있는 대상물(O)이 한정됨으로 2대의 공작기계는 동일한 형상의 대상물(O)을 가공해야 된다. 즉, 1대의 공작기계에서는 원기둥 형상의 대상물(O)을 가공하고, 다른 1대의 공작기계에서는 구 형상의 대상물(O)을 가공하게 되면 1대의 작업로봇(R)만으로 각각의 공작기계에서 가공이 완료된 대상물(O)을 취출할 수 없게 된다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 각각의 공정라인에 사용되는 공작기계 각각에 대하여 각각의 공작기계에 대응되는 그리퍼가 설치된 작업로봇(R)을 각각 설치하여 생산자동화 라인을 구축하고 있다.

하지만, 작업로봇(R)의 경우 그 크기가 크고, 작업로봇(R)이 움직이는 반경 내에 다른 구조물이나 작업자가 출입하지 못하도록 제한하는 안전제한구역이 형성되어야 한다. 즉, 작업로봇(R)을 설치하기 위해서는 작업로봇(R)의 크기보다 큰 설치공간이 필요하게 되는데, 이는 각각의 공정라인에 사용되는 공작기계 각각에 대응되는 작업로봇(R)을 설치하는 경우 넓은 설치공간을 확보해야 되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 공작기계 각각에 대하여 작업로봇(R)을 설치함으로서 자동화생산 라인의 설비 비용이 증가하게 되고, 이는 생산되는 생산품의 생산 비용을 증가시키게 된다. 더욱이, 많은 수의 작업로봇(R)을 유지, 보수 및 관리하는 전문가가 많이 필요하게 되어 전문가로 인해 발생하는 비용이 높아지게 되고, 이 또한 자동화생산 라인의 설비 비용이 증가시키는 문제점을 발생하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 대상물을 안정적으로 파지하고, 일정한 파지력을 유지 가능하며, 다양한 형상의 대상물을 파지할 수 있는 다관절 그리퍼를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다관절 그리퍼는, 베이스와, 상기 베이스의 상부에 놓이는 대상물을 파지하도록 상기 베이스에 각각 회전 가능하게 결합된 복수의 그리퍼유니트를 포함하고, 상기 그리퍼유니트 각각은, 일단에 상기 대상물이 접촉되는 접촉부재가 돌출 형성되어 상기 대상물을 파지하는 그리퍼링크와, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 일단에 회전 가능하게 결합되어 상기 베이스에 대해 상기 그리퍼링크를 회전 지지하는 회전작동링크와, 상기 회전작동링크와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 회전작동링크와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 하면을 접촉 지지하는 회전보조링크와, 일단이 상기 회전작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 회전보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되는 커플러링크와, 상기 베이스 및 그리퍼링크 사이에 설치되어 상기 그리퍼링크의 타단에 회전 구동력을 전달하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그리퍼링크는, 상기 회전보조링크의 타단과 접촉하는 하면에 회전제한홈이 함몰 형성되고, 상기 회전보조링크는, 타단에 상기 그리퍼링크의 회전제한홈에 삽입되어 접촉 지지되도록 구비되어 상기 그리퍼링크의 접촉부재에 상기 대상물이 접촉되는 방향과 반대방향으로 상기 그리퍼링크의 회전 각도를 제한하는 회전제한부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전제한부재가 상기 그리퍼링크의 회전제한홈에 삽입되면서 상기 그리퍼링크를 접촉 지지하여 상기 대상물이 접촉되는 방향과 반대 방향으로 상기 그리퍼링크의 회전이 제한되는 경우 상기 그리퍼링크의 접촉부재가 상방으로 수직하게 위치하고, 상기 회전제한부재가 상기 그리퍼링크의 회전제한홈으로부터 이탈하여 상기 그리퍼링크가 회전하는 경우 상기 그리퍼링크의 접촉부재에 상기 대상물이 접촉되는 방향과 동일한 방향으로 상기 그리퍼링크가 회전하면서 상기 그리퍼링크의 접촉부재가 상기 대상물의 외주면과 접촉하여 상기 대상물을 파지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그리퍼유니트 각각은, 상기 회전작동링크의 일단에 상기 접촉부재가 상기 대상물을 접촉 지지하는 방향으로 스프링력을 전달하도록 설치되는 메인토션스프링을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동부는, 구동모터와, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되어 상기 구동모터로부터 회전력을 전달받아 회전하는 구동링크와, 일단이 상기 구동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 타단에 회전 가능하게 결합되어 상기 구동링크로부터 회전력을 전달받아 상기 그리퍼링크를 회전 구동시키는 구동전달링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부는, 상기 구동모터로부터 회전력을 전달받아 회전하는 구동웜과, 상기 구동링크의 일단에 설치되고, 상기 구동웜과 치합되어 상기 구동링크를 회전시키는 웜기어를 더 포함할 수 있다.

또한, 베이스와, 상기 베이스의 상부에 놓이는 대상물을 파지하도록 상기 베이스에 각각 회전 가능하게 결합된 복수의 그리퍼유니트를 포함하고, 상기 그리퍼유니트 각각은, 일단에 상기 대상물이 접촉되는 접촉부재가 돌출 형성되어 상기 대상물을 파지하는 그리퍼링크와, 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 하부작동링크와, 상기 하부작동링크의 일단에 상기 접촉부재가 상기 대상물을 접촉 지지하는 방향으로 스프링력을 전달하도록 설치되는 메인토션스프링과, 일단이 상기 하부작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 일단에 회전 가능하게 결합되는 상부작동링크와, 상기 하부작동링크 및 상부작동링크 사이에 설치되고, 상기 상부작동링크와 상기 하부작동링크가 동축을 유지하도록 상기 하부작동링크에 대하여 상기 상부작동링크를 탄성 지지하는 서브토션스프링과, 상기 하부작동링크와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 하부작동링크와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 하부보조링크와, 일단이 상기 하부작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 하부보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되는 마디링크와, 상기 상부작동링크와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 상부작동링크와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 하부보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되며, 타단이 상기 그리퍼링크의 하면을 접촉 지지하는 상부보조링크와, 일단이 상기 상부작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 상부보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되는 커플러링크와, 상기 베이스 및 그리퍼링크 사이에 설치되어 상기 그리퍼링크의 타단에 회전 구동력을 전달하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다관절 그리퍼는, 대상물을 파지하는 그리퍼링크에 접촉부재가 형성되어 대상물을 파지하는 경우 대상물의 외주면 손상을 최소화하여 불량율을 줄일 수 있게 된다.

또한, 일단이 베이스에 회전 가능하게 각각 설치되는 회전작동링크 및 회전보조링크와 양단이 회전작동링크 및 회전보조링크 각각의 타단에 회전 가능하게 결합되는 커플러링크가 평행크랭크기구를 형성하여 그리퍼의 파지력을 상승시켜 무거운 대상물을 손쉽게 파지할 수 있으므로 다양한 대상물에 적용할 수 있게 된다.

또한, 그리퍼링크의 회전보조링크의 타단과 접촉하는 하면에 회전제한홈을 함몰 형성되고, 회전보조링크의 타단에 그리퍼링크의 회전제한홈에 삽입되어 접촉 지지되도록 구비되고, 그리퍼링크의 접촉부재에 대상물이 접촉되는 방향과 반대방향으로 그리퍼링크의 회전 각도를 제한하는 회전제한부재를 통하여 그리퍼링크의 접촉부재에 접촉되는 대상물에 따라 그리퍼링크가 회전함으로 다양한 파지방법을 사용할 수 있게 된다.

또한, 베이스와 그리퍼링크 사이에 회전 가능하게 설치되는 각각의 링크를 상부링크 및 하부링크로 나누어 각각의 링크에 마디를 형성함으로서 정밀한 파지가 가능하고, 파지하고자 하는 대상물의 형상에 무관하게 사용 가능함으로 적용범위가 넓어지게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 평행그립이 가능한 평행그리퍼를 도시한 정면도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 파워그립이 가능한 파워그리퍼를 도시한 정면도이며,
도 3은 종래 기술에 따른 핀치그립이 가능한 핀치그리퍼를 도시한 정면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 다관절 그리퍼의 제1 실시예를 도시한 사시도이며,
도 5는 도 4의 실시예 중 대상물을 평행그립하여 파지한 상태를 도시한 정면도이고,
도 6은 도 4의 실시예 중 대상물을 파워그립하여 파지한 상태를 도시한 정면도이며,
도 7 및 도 8은 회전작동링크, 회전보조링크 및 커플러링크가 결합되어 평행크랭크기구를 형성한 것을 도시한 정면도이고,
도 9는 도 4의 실시예 중 그리퍼링크의 하면에 형성된 회전제한홈과 회전보조링크에 결합된 회전제한부재 각각을 도시한 사시도이며,
도 10은 그리퍼링크의 회전제한홈에 회전보조링크의 회전제한부재가 삽입된 후 회전제한부재가 그리퍼링크를 접촉 지지하는 과정을 도시한 부분 단면도이고,
도 11 및 도 12는 그리퍼링크의 접촉부재에 외력이 가해지는 위치에 따른 그리퍼링크의 회전 작동상태를 도시한 개념도이며,
도 13은 도 4의 실시예 중 베이스와 회전작동링크 사이에 설치된 메인토션스프링을 도시한 부분 단면도이고,
도 14는 도 4의 실시예 중 작동웜과 웜기어가 설치되어 한 쌍의 그리퍼유니트가 대칭되게 움직여 대상물을 파지하는 과정을 도시한 개념도이며,
도 15는 본 발명에 따른 다관절 그리퍼의 제2 실시예를 도시한 사시도이고,
도 16은 도 15의 실시예 중 비정형적인 형상의 대상물을 파워그립한 상태를 도시한 정면도이며,
도 17은 도 15의 실시예 중 하부작동링크, 상부작동링크, 하부보조링크, 마디링크, 상부보조링크 및 커플러링크 각각이 결합되어 2개의 평행크랭크기구를 형성된 상태를 도시한 사시도이고,
도 18은 서브토션스프링이 하부작동링크의 타단과 상부작동링크의 일단 사이에 설치된 상태를 도시한 단면도이며,
도 19 및 도 20은 그리퍼링크의 접촉부재에 외력이 가해지는 위치에 따른 그리퍼링크의 회전 작동상태와 하부작동링크와 상부작동링크의 작동 상태를 도시한 개념도이고,
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 다관절 그리퍼의 다른 실시예로서 베이스에 복수의 그리퍼유니트가 결합되어 복잡한 형상의 대상물을 파지하는 과정을 도시한 사시도이며,
도 23은 작업로봇에 본 발명에 따른 다관절 그리퍼의 제1 실시예가 적용되어 대상물을 파지한 상태를 도시한 측면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 다관절 그리퍼의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 다관절 그리퍼는, 제1 및 제2 실시예의 2가지 실시예를 포함한다. 먼저, 제1 실시예는 도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이 베이스(10)와, 상기 베이스(10)의 상부에 놓이는 대상물(O)을 파지하도록 상기 베이스(10)에 각각 회전 가능하게 결합된 복수의 그리퍼유니트(20)를 포함하여 이루어지고, 상기 그리퍼유니트(20)는 그리퍼링크(100), 회전작동링크(200), 회전보조링크(300), 커플러링크(400), 구동부(500) 및 메인토션스프링(600)을 포함하여 이루어진다.

다음으로 제2 실시예는 도 15 내지 도 20에 도시된 바와 같이 베이스(10)와, 상기 베이스(10)의 상부에 놓이는 대상물(O)을 파지하도록 상기 베이스(10)에 각각 회전 가능하게 결합된 복수의 그립퍼유니트(20)를 포함하여 이루어지고, 상기 그리퍼유니트(20)는 그리퍼링크(100), 하부작동링크(210), 상부작동링크(220), 하부보조링크(320), 상부보조링크(330), 커플러링크(400), 마디링크(410), 구동부(500), 메인토션스프링(600) 및 서브토션스프링(610)을 포함하여 이루어진다.

먼저, 도 4 내지 도 10을 참조하여 제1 실시예를 상세하게 설명한다.

그리퍼링크(100)는 도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이 일단에 상기 대상물(O)이 접촉되는 접촉부재(110)가 돌출 형성되어 상기 대상물(O)을 파지하게 된다. 여기서, 그리퍼링크(100)는 사람의 손가락 뼈와 대비하는 경우 손가락 뼈의 끝마디뼈와 동일한 기능을 갖는다.

즉, 그리퍼링크(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 대상물(O)의 크기가 후술하는 회전작동링크(200)보다 큰 경우 상기 접촉부재(110)를 통하여 대상물(O)의 외주면과 직접 접촉하여 대상물(O)을 파지하고, 반대로 도 6에 도시된 바와 같이 대상물(O)의 크기가 회전작동링크(200)보다 작은 경우 상기 접촉부재(110)를 통하여 대상물(O)을 좌우 한 쌍의 회전작동링크(200)의 사이에 위치하도록 대상물(O)을 베이스(10) 하방으로 푸쉬하게 되어 대상물(O)을 감싸게 된다. 여기서, 베이스(10)의 하방은 작업로봇(R)의 손목 끝단에 결합되는 방향을 지칭한다.

회전작동링크(200)는 도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이 일단이 상기 베이스(10)에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크(100)의 일단에 회전 가능하게 결합되어 상기 베이스(10)에 대해 상기 그리퍼링크(100)를 회전 지지하게 된다. 여기서, 회전작동링크(200)는 사람의 손가락 뼈와 대비하는 경우 손가락 뼈의 첫마디뼈와 동일한 기능을 갖는다.

즉, 회전작동링크(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 대상물의(O)의 크기가 큰 큰 경우 그리퍼링크(100)가 대상물(O)의 외주면과 접촉하는 파지력이 손실되지 않도록 그리퍼링크(100)를 지지하게 되고, 반대로 도 6에 도시된 바와 같이 대상물(O)의 크기가 작은 경우 그리퍼링크(100)와 같이 대상물(O)의 외주면을 감싸게 된다.

회전보조링크(300)는 도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이 상기 회전작동링크(200)와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 회전작동링크(200)와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 베이스(10)에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크(10)의 하면을 접촉 지지하게 된다. 여기서, 회전보조링크(300)는 베이스(10)의 전후방으로 한 쌍이 설치된다.

여기서, 평행크랭크기구란 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 4개의 링크가 평행사변형을 이루도록 설치되어 좌우변에 설치된 각각의 링크가 평행 이동을 함과 동시에 회전운동을 하는 기구를 지칭한다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이 회전보조링크(300)는 회전작동링크(200)가 그리퍼링크(100)의 움직임에 의해 회전하게 되면 동일한 회전 반경으로 회전하게 된다. 따라서, 회전보조링크(300)는 회전작동링크(200)가 그리퍼링크(100)로부터 전달된 외력을 분산시켜 최종적으로 그리퍼링크(100)에 전달되는 외력을 줄일 수 있게 된다. 따라서, 종래 기술의 그리퍼에 비해 상대적으로 더 높은 하중을 가지는 대상물(O)을 파지할 수 있게 되는 것이다.

더욱이, 대상물(O)의 크기가 회전작동링크(200)보다 큰 경우 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 작용하는 외력에 의해 그리퍼링크(100)가 대상물(O)이 접촉되는 방향과 반대 방향으로 회전하여 대상물(O)을 놓치거나 파손되는 상황을 방지하기 위하여 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 그리퍼링크(100)에 상기 회전보조링크(300)의 타단과 접촉하는 하면에 회전제한홈(120)이 함몰 형성하고, 회전보조링크(300)의 타단에 상기 그리퍼링크(100)의 회전제한홈(120)에 삽입되어 접촉 지지되도록 구비되어 상기 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 상기 대상물(O)이 접촉되는 방향과 반대방향으로 상기 그리퍼링크(100)의 회전 각도를 제한하는 회전제한부재(310)를 포함하여 이루어진다.

따라서, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 회전제한부재(310)가 상기 그리퍼링크(100)의 회전제한홈(120)에 삽입되면서 상기 그리퍼링크(100)를 접촉 지지하여 상기 대상물(O)이 접촉되는 방향과 반대 방향으로 상기 그리퍼링크(100)의 회전이 제한되는 경우 상기 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)가 상방으로 수직하게 위치하게 된다.

즉, 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110) 상부면에 작용하는 외력이 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)의 하부면에 작용하는 외력보다 상대적으로 크게 되면 상기 그리퍼링크(100)가 대상물(O)의 좌우 양측면을 압박 지지하는 평행그립 방식으로 대상물(O)을 파지하게 되는 것이다.

반대로 도 12에 도시된 바와 같이 상기 회전제한부재(310)가 상기 그리퍼링크(100)의 회전제한홈(120)으로부터 이탈하여 상기 그리퍼링크(100)가 회전하는 경우 상기 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 상기 대상물이 접촉되는 방향과 동일한 방향으로 상기 그리퍼링크(100)가 회전하면서 상기 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)가 상기 대상물(O)의 외주면과 접촉하여 상기 대상물(O)을 파지하게 된다.

즉, 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110) 하부면에 작용하는 외력이 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)의 상부면에 작용하는 외력보다 상대적으로 크게 되면 상기 그리퍼링크(100)가 회전작동링크(200)의 타단을 회전 중심으로 회전함과 동시에 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)가 대상물(O)을 베이스(10)을 상방으로 푸시하게 된다. 이후 회전작동링크(200)와 대상물(O)이 접촉하게 되고, 그리퍼링크(100)는 대상물(O)을 감싸게 되는 파워그립 방식으로 대상물(O)을 파지하게 되는 것이다.

따라서, 파지하고자 하는 대상물(O)의 크기나 형상에 무관하게 파지할 수 있게 되는 것이다.

커플러링크(400)는 도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이 일단이 상기 회전작동링크(200)의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 회전보조링크(300)의 타단에 회전 가능하게 결합되어 회전작동링크(200)와 회전보조링크(300)가 평행을 유지하도록 보조하게 된다. 여기서, 커플러링크(400)는 베이스(10)의 전후방으로 한 쌍이 대칭되게 결합된다.

여기서, 커플러링크(400)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 커플러링크(400)는 회전작동링크(200) 및 회전보조링크(300) 각각이 평행사변형을 이루도록 회전작동링크(200)의 일단이 결합되는 베이스(10)의 위치로부터 회전보조링크(300)의 일단이 결합되는 베이스(10) 위치까지의 길이와 동일한 길이를 갖도록 형성된다. 따라서, 회전작동링크(200), 보조회전링크(300) 및 커플러링크(400)가 서로 연계되어 결합됨으로서 평행크랭크기구를 형성하게 되는 것이다.

이때, 그리퍼링크(100)의 타단은 후술하는 구동부(500)와 결합되고, 일단은 회전작동링크(200)의 타단과 결합되는 구조를 가지는데 여기서, 도 12에 도시된 바와 같이 회전작동링크(200)가 대상물(O)이 접촉하는 방향으로 지지하는 힘이 발생하지 않게 되면 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 작용하는 외력에 무관하게 그리퍼링크(100)가 회전하는 현상이 발생하게 된다.

따라서, 상기 문제점을 방지하기 위해 도 13에 도시된 바와 같이 상기 회전작동링크(200)의 일단에 상기 접촉부재(110)가 상기 대상물(O)을 접촉 지지하는 방향으로 스프링력을 전달하도록 설치되는 메인토션스프링(600)을 더 포함할 수도 있다.

예컨대, 그리퍼유니트(20)가 대상물(O)을 파워그립하는 경우 대상물(O)의 외주면과 회전작동링크(200)가 접촉하게 되는데, 여기서 메인토션스프링(600)의 스프링력에 의해 회전작동링크(200)가 대상물(O)이 접촉하는 방향으로 회전하게 되고, 상기 그리퍼링크(100)는 후술하는 구동부(500)의 구동력에 의해 회전작동링크(200)의 타단을 회전 중심으로 회전하게 되는 것이다.

즉, 그리퍼링크(100)가 회전하는 경우 회전작동링크(200)가 메인토션스프링(600)의 스프링력에 의해 대상물(O)이 접촉하는 방향으로 유지함으로서 회전 지지대 기능을 할 수 있게 되는 것이다.

구동부(500)는 도 4 내지 도 13에 도시된 바와 같이 상기 베이스(10) 및 그리퍼링크(100) 사이에 설치되어 상기 그리퍼링크(100)의 타단에 회전 구동력을 전달하여 그리퍼링크(100)를 작동시키게 된다. 여기서, 구동부(500)는 구동모터(510), 구동링크(520), 구동전달링크(530)를 포함하여 이루어지고, 각각의 구성은 다음과 같다.

먼저, 구동모터(510)는 도 4 내지 도 13에 도시된 바와 같이 베이스(10)와 결합되어 후술하는 구동링크(520)에 회전력을 전달하게 된다. 여기서, 구동모터(510)는 대칭되게 한 쌍이 각각 설치된다. 즉, 각각의 그리퍼유니트(20)가 대칭되게 움직일 수도 있고, 또는 각각이 다르게 움직일 수도 있게 된다.

따라서, 외형이 일정하게 유지되지 않는 고무 또는 스펀지와 같은 재질로 형성된 대상물(O)을 파지하는 경우 변형하는 대상물(O)의 외형과 동일하게 지속적으로 접촉을 유지하여 대상물(O)을 파지할 수 있게 된다.

다음으로 구동링크(520)는 도 4 내지 13에 도시된 바와 같이 일단이 상기 베이스(10)에 회전 가능하게 결합되어 상기 구동모터로부터 회전력을 전달받아 회전하게 된다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이 구동링크(520)는 구동모터(510)와 직접 연결되어 구동모터(510)의 회전력을 전달받아 후술하는 구동전달링크(530)로 전달하게 된다.

계속하여 구동전달링크(530)는 도 4 내지 도 13에 도시된 바와 같이 일단이 상기 구동링크(520)의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크(100)의 타단에 회전 가능하게 결합되어 상기 구동링크로(520)부터 회전력을 전달받아 상기 그리퍼링크(100)를 회전 구동시키게 된다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이 구동전달링크(530)는 구동링크(520)의 구동력을 전달받아 대상물(O)의 외주면과 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)가 접촉하도록 그리퍼링크(100)를 회전시키거나 또는 직선 이동시키게 된다.

따라서, 대상물(O)을 파지하기 위해 구동모터(510)에서 회전 구동력을 구동링크(520)를 통하여 구동전달링크(530)로 전달하게 된다. 이때, 구동전달링크(530)는 그리퍼링크(100)를 베이스(10)을 중심으로 모이도록 직선 이동시키게 되고, 이후 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 대상물(O)이 접촉하게 된다.

계속하여 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 접촉된 대상물(O)이 상기 접촉부재(110)의 하부에 작용하는 접촉력보다 접촉부재(110)의 상부에 작용하는 접촉력이 큰 경우 회전구동링크(200)의 타단을 회전 중심으로 그리퍼링크(100)가 시계방향으로 회전하게 된다. 여기서, 시계방향이란 도 13에 도시된 바와 같이 회전작동링크(200)가 베이스(10)의 우측으로 회전하는 방향을 지칭한다.

다음으로 상기 그리퍼링크(100)가 시계방향으로 회전하여 그리퍼링크(100)의 회전제한홈(120)에 보조회전링크(300)의 회전제한부재(310)가 삽입됨과 동시에 그리퍼링크(100)의 하면을 접촉 지지하게 되어 그리퍼링크(100)가 시계방향으로 더 이상 회전하지 못하도록 회전을 제한하게 된다. 이후 구동모터(510)의 구동력에 의해 그리퍼링크(100)는 대상물(O)의 외주면과 완벽하게 접촉하게 되어 최종적으로 대상물(O)을 평행그립하게 된다.

반대로 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 접촉된 대상물(O)이 상기 접촉부재(110)의 상부에 작용하는 접촉력보다 접촉부재(110)의 하부에 작용하는 접촉력이 큰 경우 회전구동링크(200)의 타단을 회전 중심으로 그리퍼링크(100)가 반시계방향으로 회전하게 된다. 계속하여 상기 그리퍼링크(100)가 반시계방향으로 회전하여 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)가 대상물(O)이 베이스(10)의 상방에 위치하도록 푸시하게 된다. 이후 회전구동링크(200)와 대상물(O)이 접촉하게 되고, 그리퍼링크가(100) 반시계방향으로 완전히 회전하여 대상물(O)을 감싸게 되어 최종적으로 대상물(O)을 파워그립하게 된다.

여기서, 하나의 구동모터(510)를 사용하여 한 쌍의 그리퍼유니트(20)를 대칭되게 구동하기 위하여 구동부(500)는 구동웜(540)과 웜기어(550)를 더 포함할 수도 있다.

구동웜(540)은 도 14에 도시된 바와 같이 상기 구동모터(510)로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되는데, 여기서 구동웜(540)은 구동모터(510)의 회전력에 의해 회전하는 샤프트(도면부호 미도시)가 구비되고, 상기 샤프트에 웜이 결합된다. 이때, 웜은 구동링크(520) 각각의 하방에 각각 위치하게 된다.

웜기어(550)는 도 14에 도시된 바와 같이 상기 구동링크(520)의 일단에 설치되고, 상기 구동웜(540)과 치합되어 상기 구동링크(520)를 회전시키게 된다. 즉, 구동모터(510)의 회전력을 구동웜(540)이 전달받아 회전하게 되고, 구동웜(540)과 치합된 웜기어(550)가 회전하게 되어 구동링크(520) 각각을 동시에 회전시킬 수 있게 된다.

다음으로, 도 15 내지 도 20을 참조하여 제2 실시예를 상세하게 설명하되, 상술한 제1 실시예의 설명과 중복되는 설명은 생략한다.

그리퍼링크(100)는 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이 일단에 상기 대상물(O)이 접촉되는 접촉부재(110)가 돌출 형성되어 상기 대상물(O)을 파지하게 된다. 여기서, 그리퍼링크(100)는 사람의 손가락 뼈와 대비하는 경우 손가락 뼈의 끝마디뼈와 동일한 기능을 갖는다.

하부작동링크(210)는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 일단이 상기 베이스(10)에 회전 가능하게 결합된다. 여기서, 하부작동링크(210)는 사람의 손가락 뼈와 대비하는 경우 손가락 뼈의 첫마디뼈와 동일한 기능을 가진다.

즉, 하부작동링크(210)는 그리퍼링크(100)가 대상물(O)을 감싸는 경우 대상물(O)의 하부 외주면을 접촉 지지하여 감싸게 된다.

메인토션스프링(610)은 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 상기 하부작동링크(210)의 일단에 상기 접촉부재(110)가 상기 대상물(O)을 접촉 지지하는 방향으로 스프링력을 전달하도록 설치되어 하부작동링크(210)가 대상물(O)이 접촉하는 방향으로 지지하는 힘이 발생하지 않는 경우 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 작용하는 외력에 무관하게 그리퍼링크(100)가 회전하는 현상을 방지하게 된다.

상부작동링크(220)는 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이 일단이 상기 하부작동링크(210)의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크(100)의 일단에 회전 가능하게 결합된다. 여기서, 상부작동링크(220)는 사람의 손가락뼈와 대비하는 경우 손가락 뼈의 중간마디뼈와 동일한 기능을 가진다.

즉, 그리퍼링크(100), 상부작동링크(220) 및 하부작동링크(210) 각각은 사람의 손가락과 유사한 3개의 마디를 가지게 되어 도 16에 도시된 바와 같이 비정형적인 형상으로 형성된 대상물(O)을 파워그립으로 파지할 수 있게 된다.

서브토션스프링(610)은 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 상기 하부작동링크(210) 및 상부작동링크(220) 사이에 설치되고, 상기 상부작동링크(220)와 상기 하부작동링크(210)가 동축을 유지하도록 상기 하부작동링크(210)에 대하여 상기 상부작동링크(220)를 탄성 지지하게 된다.

즉, 도 19에 도시된 바와 같이 하부작동링크(210)가 메인토션스프링(600)에 의해 시계방향으로 회전하는 힘을 가지게 되고, 상부작동링크(220)는 서브토션스프링(610)에 의해 하부작동링크(210)의 타단을 중심으로 시계방향으로 회전하는 힘을 가지게 되어 하부작동링크(210)와 상부작동링크(220)는 동축을 유지하게 된다. 여기서, 시계방향이란 도 19에 도시된 바와 같이 하부작동링크(210)가 베이스(10)의 좌측으로 회전하는 방향을 지칭한다.

하부보조링크(320)는 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 상기 하부작동링크(210)와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 하부작동링크(210)와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 베이스(10)에 회전 가능하게 결합되어 그리퍼링크(100)의 움직임에 의해 하부작동링크(210)가 회전하게 되면 동일한 회전 반경으로 회전하게 된다. 따라서, 하부보조링크(320)는 하부작동링크(210)가 대상물(O)이나 또는 상부작동링크(220)로부터 전달된 외력을 분산시켜 최종적으로 그리퍼링크(100)에 전달되는 접촉력을 줄일 수 있게 되어 높은 하중을 가지는 대상물(O)을 파지할 수 있게 된다.

마디링크(410)는 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 상단이 상기 하부작동링크(210)의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 하부보조링크(320)의 타단에 회전 가능하게 결합되어 하부작동링크(210)와 하부보조링크(320)가 평행을 유지하도록 보조하게 된다.

여기서, 마디링크(410)는 도 19에 도시된 바와 같이 하부작동링크(210) 및 하부보조링크(320) 각각이 평행사변형을 이루도록 하부작동링크(210)의 일단이 결합되는 베이스(10)의 위치로부터 하부보조링크(320)의 일단이 결합되는 베이스(10) 위치까지의 길이와 동일한 길이를 갖도록 형성된다. 따라서, 하부작동링크(210), 하부보조링크(320) 및 마디링크(410)가 서로 연계되어 결합됨으로서 평행크랭크기구를 형성하게 되는 것이다.

상부보조링크(330)는 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 상기 상부작동링크(220)와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 상부작동링크(220)와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 하부보조링크(320)의 타단에 회전 가능하게 결합되며, 타단이 상기 그리퍼링크(100)의 하면을 접촉 지지하게 된다.

이때, 상부보조링크(330)는 그리퍼링크(100)의 움직임에 의해 상부작동링크(220)가 회전하는 경우 동일한 회전 반경으로 회전하게 된다. 따라서, 상부보조링크(330)는 상부작동링크(220)가 대상물(O)이나 그리퍼링크(100)로부터 전달된 외력을 분산시켜 최종적으로 그리퍼링크(100)에 전달되는 접촉력을 줄일 수 있게 되어 높은 하중을 가지는 대상물(O)을 파지할 수 있게 된다.

여기서, 대상물(O)의 크기가 상부작동링크(210) 및 하부작동링크(220)보다 큰 경우 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 작용하는 외력에 의해 그리퍼링크(100)가 대상물(O)이 접촉되는 방향과 반대 방향으로 회전하여 대상물(O)을 놓치거나 파손되는 상황을 방지하기 위하여 도 16에 도시된 바와 같이 그리퍼링크(100)에 상기 상부보조링크(330)의 타단과 접촉하는 하면에 회전제한홈(120)이 함몰 형성하고, 상부보조링크(330)의 타단에 상기 그리퍼링크(100)의 회전제한홈(120)에 삽입되어 접촉 지지되도록 구비되어 상기 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 상기 대상물(O)이 접촉되는 방향과 반대방향으로 상기 그리퍼링크(100)의 회전 각도를 제한하는 회전제한부재(310)를 더 포함할 수도 있다.

따라서, 도 19에 도시된 바와 같이 상기 회전제한부재(310)가 상기 그리퍼링크(100)의 회전제한홈(120)에 삽입되면서 상기 그리퍼링크(100)를 접촉 지지하여 상기 대상물(O)이 접촉되는 방향과 반대 방향으로 상기 그리퍼링크(100)의 회전이 제한되는 경우 상기 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)가 상방으로 수직하게 위치하게 된다.

반대로 상기 회전제한부재(310)가 상기 그리퍼링크(100)의 회전제한홈(120)으로부터 이탈하여 상기 그리퍼링크(100)가 회전하는 경우 상기 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)에 상기 대상물이 접촉되는 방향과 동일한 방향으로 상기 그리퍼링크(100)가 회전하면서 상기 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)가 상기 대상물(O)의 외주면과 접촉하여 상기 대상물(O)을 파지하게 된다.

즉, 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110) 하부면에 작용하는 외력이 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)의 상부면에 작용하는 외력보다 상대적으로 크게 되면 상기 그리퍼링크(100)가 상부작동링크(220)의 타단을 회전 중심으로 회전함과 동시에 그리퍼링크(100)의 접촉부재(110)가 대상물(O)을 베이스(10)을 상방으로 푸시하게 되고, 이후 상부작동링크(220)와 대상물(O)이 접촉함과 동시에 하부작동링크(210)와 대상물(O)이 접촉하게 되고, 그리퍼링크(100)는 대상물(O)의 상방을 감싸게 되는 파워그립 방식으로 대상물(O)을 파지하게 되는 것이다.

따라서, 도 16에 도시된 바와 같이 그리퍼유니트(20)가 사람의 손가락과 유사하게 3개의 마디를 가지게 형성되어 대상물(O)의 형상에 무관하게 파지할 수 있게 되는 것이다.

커플러링크(400)는 일단이 상기 상부작동링크(220)의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 상부보조링크(330)의 타단에 회전 가능하게 결합되어 상부작동링크(220)와 상부보조링크(330)가 평행을 유지하도록 보조하게 된다.

여기서, 커플러링크(400)는 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 상부작동링크(220) 및 상부보조링크(330) 각각이 평행사변형을 이루도록 상기 마디링크(410)와 동일한 길을 가지도록 형성된다. 따라서, 상부작동링크(220), 상부보조링크(330) 및 커플러링크(400)가 서로 연계되어 결합됨으로서 평행크랭크기구를 형성하게 되는 것이다.

즉, 하부작동링크(210) 및 하부보조링크(320)가 하부 평행크랭크기구를 형성하여 사람 손가락의 첫마디뼈와 유사한 기능을 가지게 되고, 상부작동링크(220) 및 상부보조링크(330)가 상부 평행크랭크기구를 형성하여 사람 손가락의 중간마디뼈 유사한 기능을 가지게 되며, 그리퍼링크(100)가 사람 손가락의 끝마디뼈와 유사한 기능을 수행함으로서 사람이 물건을 파지하는 방법과 유사한 방법으로 대상물(O)을 파지할 수 있게 된다.

구동부(500)는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 상기 베이스(10) 및 그리퍼링크(100) 사이에 설치되어 상기 그리퍼링크(100)의 타단에 회전 구동력을 전달하여 그리퍼링크(100)를 작동하게 된다.

더욱이 본 발명에 따른 다관절 그리퍼는 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이 상기 베이스(10)와, 상기 베이스(10)의 상부에 놓이는 대상물(O)을 파지하도록 상기 베이스(10)에 각각 회전 가능하게 결합된 그리퍼유니트(20)를 3개 이상 결합하여 복잡한 외형을 가지는 대상물(O)을 파지할 수도 있다, 예컨대, 다면체 형상의 대상물(O)이나 또는 차량에 사용되는 복잡한 형상의 부품들을 제조가 완료된 후 그리퍼유니트(20)가 3개 이상 결합된 그리퍼로 파지한 후 선택한 위치로 이동시킬 수 있게 된다.

따라서, 도 23에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다관절 그리퍼는 평행그립, 파워그립 및 핀치그립이 모두 가능한 구조로서 작업로봇(R)에 설치하여 다양한 공정라인에 적용하여 사용할 수 있게 됨으로 생산자동화 라인을 형성하는데 발생하는 초기 설비 비용을 절감시킬 수 있게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

R : 작업로봇
O : 대상물
10 : 베이스
20 : 그리퍼유니트
100 : 그리퍼링크
110 : 접촉부재 120 : 회전제한홈
200 : 회전작동링크
210 : 하부작동링크 220 : 상부작동링크
300 : 회전보조링크 310 : 회전제한부재
320 : 하부보조링크 330 : 상부보조링크
400 : 커플러링크 410 : 마디링크
500 : 구동부 510 : 구동모터
520 : 구동링크 530 : 구동전달링크
540 : 구동웜 550 : 윔기어
600 : 메인토션스프링 610 : 서브토션스프링

Claims

베이스와, 상기 베이스의 상부에 놓이는 대상물을 파지하도록 상기 베이스에 각각 회전 가능하게 결합된 복수의 그리퍼유니트를 포함하고,
상기 그리퍼유니트 각각은,
일단에 상기 대상물이 접촉되는 접촉부재가 돌출 형성되어 상기 대상물을 파지하는 그리퍼링크와,
일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 일단에 회전 가능하게 결합되어 상기 베이스에 대해 상기 그리퍼링크를 회전 지지하는 회전작동링크와,
상기 회전작동링크와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 회전작동링크와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 하면을 접촉 지지하는 회전보조링크와,
일단이 상기 회전작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 회전보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되는 커플러링크와,
상기 베이스 및 그리퍼링크 사이에 설치되어 상기 그리퍼링크의 타단에 회전 구동력을 전달하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 그리퍼.
제1항에 있어서,
상기 그리퍼링크는,
상기 회전보조링크의 타단과 접촉하는 하면에 회전제한홈이 함몰 형성되고,
상기 회전보조링크는,
타단에 상기 그리퍼링크의 회전제한홈에 삽입되어 접촉 지지되도록 구비되어 상기 그리퍼링크의 접촉부재에 상기 대상물이 접촉되는 방향과 반대방향으로 상기 그리퍼링크의 회전 각도를 제한하는 회전제한부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 그리퍼.
제2항에 있어서,
상기 회전제한부재가 상기 그리퍼링크의 회전제한홈에 삽입되면서 상기 그리퍼링크를 접촉 지지하여 상기 대상물이 접촉되는 방향과 반대 방향으로 상기 그리퍼링크의 회전이 제한되는 경우 상기 그리퍼링크의 접촉부재가 상방으로 수직하게 위치하고, 상기 회전제한부재가 상기 그리퍼링크의 회전제한홈으로부터 이탈하여 상기 그리퍼링크가 회전하는 경우 상기 그리퍼링크의 접촉부재에 상기 대상물이 접촉되는 방향과 동일한 방향으로 상기 그리퍼링크가 회전하면서 상기 그리퍼링크의 접촉부재가 상기 대상물의 외주면과 접촉하여 상기 대상물을 파지하는 것을 특징으로 하는 다관절 그리퍼.
제1항에 있어서,
상기 그리퍼유니트 각각은,
상기 회전작동링크의 일단에 상기 접촉부재가 상기 대상물을 접촉 지지하는 방향으로 스프링력을 전달하도록 설치되는 메인토션스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 그리퍼.
제1항에 있어서,
상기 구동부는,
구동모터와,
일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되어 상기 구동모터로부터 회전력을 전달받아 회전하는 구동링크와,
일단이 상기 구동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 타단에 회전 가능하게 결합되어 상기 구동링크로부터 회전력을 전달받아 상기 그리퍼링크를 회전 구동시키는 구동전달링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 그리퍼.
제5항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 구동모터로부터 회전력을 전달받아 회전하는 구동웜과,
상기 구동링크의 일단에 설치되고, 상기 구동웜과 치합되어 상기 구동링크를 회전시키는 웜기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 그리퍼.
베이스와, 상기 베이스의 상부에 놓이는 대상물을 파지하도록 상기 베이스에 각각 회전 가능하게 결합된 복수의 그리퍼유니트를 포함하고,
상기 그리퍼유니트 각각은,
일단에 상기 대상물이 접촉되는 접촉부재가 돌출 형성되어 상기 대상물을 파지하는 그리퍼링크와,
일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 하부작동링크와,
상기 하부작동링크의 일단에 상기 접촉부재가 상기 대상물을 접촉 지지하는 방향으로 스프링력을 전달하도록 설치되는 메인토션스프링과,
일단이 상기 하부작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 그리퍼링크의 일단에 회전 가능하게 결합되는 상부작동링크와,
상기 하부작동링크 및 상부작동링크 사이에 설치되고, 상기 상부작동링크와 상기 하부작동링크가 동축을 유지하도록 상기 하부작동링크에 대하여 상기 상부작동링크를 탄성 지지하는 서브토션스프링과,
상기 하부작동링크와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 하부작동링크와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 베이스에 회전 가능하게 결합되는 하부보조링크와,
일단이 상기 하부작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 하부보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되는 마디링크와,
상기 상부작동링크와 함께 평행크랭크기구를 형성하도록 상기 상부작동링크와 동일한 길이를 가지면서 일단이 상기 하부보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되며, 타단이 상기 그리퍼링크의 하면을 접촉 지지하는 상부보조링크와,
일단이 상기 상부작동링크의 타단에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 상부보조링크의 타단에 회전 가능하게 결합되는 커플러링크와,
상기 베이스 및 그리퍼링크 사이에 설치되어 상기 그리퍼링크의 타단에 회전 구동력을 전달하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 그리퍼.